Este é um artigo publicado em acesso aberto (Open Access) sob a licença Creative Commons Attribution Non-Commercial, que permite uso, distribuição e reprodução em qualq'uer meio, sem restrições desde que sem fins comerciais e que o trabalho original seja corretamente citado. Assessment of the TMCP Shipbuilding EH36 Steel Weldability of High Heat Input Submerged Arc Welding JointAbstract: The welding with high heat input is one of the main strategies used by shipyards in the world to increase their productivity in joining operation activities. However, the thermal cycles due to the welding process may affect the microstructure features and be deleterious to the toughness in the heat affected zone (HAZ). The aim of this study was to evaluate the microstructure and the mechanical properties of the HAZ of the EH36 steel produced by controlled rolling and accelerated cooling compared to a conventional steel of the same grade, both welded with submerged-arc welding with two heat inputs: 76 to 130 kJ/cm. It was observed that the presence of a more refined microstructure in the different regions of the HAZ, associated with a fine base metal grain size and lower carbon equivalent value, were the main factors that contributed to the excellent HAZ toughness of the TMCP steel compared to conventional steel. The results of this study showed that it is possible to obtain welded joints with excellent mechanical properties even using high heat input levels by employing TMCP steel , and its use may be a strategy to optimize the production time and cost in the shipbuilding industry.
ResumoA soldagem com elevado aporte térmico é uma das alternativas adotadas pelos estaleiros para aumento da produtividade nas operações de união de materiais. No entanto, os ciclos térmicos gerados durante a soldagem podem provocar transformações microestruturais prejudiciais à tenacidade na zona afetada pelo calor (ZAC). Este estudo teve como principal propósito realizar a caracterização microestrutural e avaliar as propriedades mecânicas da ZAC do aço naval Sincron EH36 produzido na Usiminas por laminação controlada seguida de resfriamento acelerado em comparação com um aço de mesma classe de limite de escoamento produzido convencionalmente, ambos soldados pelo processo ao arco submerso em dois níveis de aporte térmico: 76 e 130 kJ/cm. Foi observado que a presença de uma microestrutura mais refinada nas diferentes regiões da ZAC, associadas ao menor tamanho de grão do metal base e ao menor carbono equivalente, foram os principais fatores que contribuíram para a excelente tenacidade da ZAC do aço Sincron em comparação ao aço convencional. Os resultados obtidos mostraram que é possível obter juntas soldadas com excelentes propriedades mecânicas ao se empregar aço Sincron para a soldagem com altos aportes de calor, e sua utilização pode ser uma estratégia para otimização dos tempos e custos de fabricação na indústria naval. Palavras-chave: Soldagem; Aços TMCP; Resfriamento acelerado; Elevado aporte térmico. ASSESSMENT OF THE TMCP SHIPBUILDING EH36 STEEL WELDABILITY OF HIGH HEAT INPUT SUBMERGED ARC WELDING JOINT AbstractThe welding with high heat input is one of the main strategies used by shipyards to increase their production. However, the thermal cycles due the welding process may affect the microstructure features and the toughness in the heat affected zone (HAZ). The aim of this study was evaluate the microstructure and the mechanical properties of the HAZ of the Usiminas steel Sincron EH36 produced by controlled rolling and accelerated cooling compared to a conventional steel of the same yield strength grade, both welded with submerged-arc welding with two heat inputs: 76 to 130 kJ/cm. It was observed that the presence of a more refined microstructure in the different regions of the HAZ, associated with a smaller base metal grain size and lower carbon equivalent value, were the main factors that contributed to the excellent toughness of the HAZ Sincron steel compared to conventional steel. The results of this study showed that it is possible to obtain welded joints with excellent mechanical properties by employing Sincron steel with high heat input welding, and its use may be a strategy to optimize the time and cost of production in the shipbuilding industry.
ResumoA demanda por tubos de aço com rigorosos requisitos de propriedades mecânicas tem crescido devido à exploração de reservas de petróleo e gás natural em regiões remotas e em ambientes hostis. Um grande desafio para as siderúrgicas é prever as alterações de propriedades mecânicas que ocorrem durante a conformação chapa/tubo, associadas ao encruamento e ao efeito Bauschinger, visando atender às especificações no tubo. Nesse estudo, foi avaliado o efeito da conformação chapa/tubo nas propriedades mecânicas do aço API X60 (TMCP). Para tal, foram realizados ensaios de tração, de impacto Charpy e de CTOD, em amostras de chapa e de tubo, e análise metalográfica, além de simulação do efeito Bauschinger por meio de ensaio cíclico compressão-tração. Os resultados dos ensaios de tração, tanto com os corpos de prova plate type quanto com round bar, apresentaram aumento da tensão limite de escoamento e redução da ductilidade, devido ao encruamento. Nos corpos de prova que sofreram aplainamento, esse aumento foi menos pronunciado, justificado pela ocorrência do efeito Bauschinger. A simulação do efeito Bauschinger confirmou a indicação de queda do limite de escoamento devido ao ciclo reverso de deformação. A tenacidade não foi fortemente afetada após a conformação do tubo. Palavras-chave: Efeito Bauschinger; tubo UOE/SAW; TMCP. EFFECT OF FORMING ON THE MECHANICAL PROPERTIES OF UOE PIPES AbstractThe request for stringent requirements in mechanical properties in steel pipes have been grown due to exploration of oil and natural gas wells in far-off sites and hostile environments. An important challenge for the steelmakers is to predict the mechanical properties changes during the plate to pipe forming, associated with hardening and Bauschinger effect, in order to meet the specifications in the tube. In this study it was evaluated the effect of plate to pipe forming in the mechanical properties of an API X60 (TMCP) steel grade. To this point, tensile, Charpy, CTOD tests and metallographic analysis were carried out on plate and pipe samples, besides Bauschinger effect simulation through cyclic compression-tensile test. Tensile tests, both with plate type and round bar samples, showed an increase in yield stress and reduction in ductility, due to the hardening. In leveled specimens, this increase was less pronounced, proved by Bauschinger effect incidence. The Bauschinger effect simulation indicated decrease of yield stress due to the reverse cycle deformation. The toughness was not strongly affected after pipe forming.
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