Normalizing treatment influence on the forged steel SAE 8620 fracture properties

Gomes, Paulo de Tarso Vida; Cruz, J.R.B.; Rabelo, Emerson Giovani; Neto, Miguel Mattar

doi:10.1590/s1516-14392005000100011

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“…A primeira delas é a fratura frágil, caracterizada pela súbita separação das faces do defeito e pelo aspecto granular e plano da superfície de fratura como mostrado na Fig. 3 [30].…”

Section: Fratura Frágil E Fratura Dúctilunclassified

Desenvolvimento de procedimentos para avaliação de curvas J-R em espécimes à fratura SE(T) utilizando o método de flexibilidade.

Cravero¹

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RESUMOEste trabalho apresenta o desenvolvimento de procedimentos para a medição de curvas de resistência J-R em espécimes SE(T) usando os métodos de flexibilidade elástica e método η. Uma descrição da metodologia sobre a qual J e o crescimento de trinca são medidos estabelece o contexto para determinar dados de resistência ao rasgamento dúctil com o emprego de curvas carga vs. deslocamento obtidas experimentalmente. A extensiva matriz de análises em estado plano de deformações de espécimes SE(T) complementada, em algumas geometrias selecionadas, com análises 3D permite a determinação numérica da flexibilidade adimensional, μ, e fatores η J e γ para uma grande faixa de proporções geométricas e propriedades de material características de aços estruturais e para dutos. Ensaios laboratoriais de um aço API 5L X60 à temperatura ambiente usando espécimes SE(T) carregados por pinos com entalhes laterais (side-grooves) fornecem os dados de carga e deslocamento necessários para validar o procedimento para determinar curvas de resistência do material. Os resultados apresentados nesta tese fornecem uma base de soluções para o futuro estabelecimento de norma padronizada para a medição experimental de curvas J-R em corpos de prova SE(T) mecanicamente similares a dutos com defeitos bidimensionais. ABSTRACTThis work provides an estimation procedure to determine J-resistance curves for pinloaded and clamped SE(T) fracture specimens using the unloading compliance technique and the η-method. A summary of the methodology upon which J and crack extension are derived sets the necessary framework to determine crack resistance data from the measured load vs. displacement curves. The extensive plane-strain analyses and key 3D results enable numerical estimates of the nondimensional compliance, μ , and parameters η and γ for a wide range of specimen geometries and material properties characteristic of structural and pipeline steels. Laboratory testings of an API 5L X60 steel at room temperature using pin-loaded SE(T) specimens with side-grooves provide the load-displacement data needed to validate the estimation procedure for measuring the crack growth resistance curve for the material. The results presented in the this thesis produce a representative set of solutions which lend further support to develop standard test procedures for constraint-designed SE(T) specimens applicable in measurements of crack growth resistance for pipelines. Avaliação da Aspectos Fenomenológicos do Rasgamento MEDIÇÃO DE CURVAS DE RESISTÊNCIA EM ESPÉCIMES SE(T)48 Método η e Método de Flexibilidade no Descarregamento 49. . . . . Correção por Rotação em Corpos-de-Prova SE(T)53 . . . . . . . . . . . . . Medição Experimental de integral MATRIZ DE ANÁLISE E PROCEDIMENTOS NUMÉRICOS FLEXIBILIDADE PARA ESPÉCIMES SE(T)96 FATORES η J , γ E RAIOS PLÁSTICOS PARA ESPÉCIMES SE(T) CARREGADOS POR PINOS Cálculo do Fator de Rotação Plástica para Espécimes SE(T)107. FATORES η J E γ PARA ESPÉCIMES SE(T) FIXADOS POR GARRAS COMPARAÇÃO DE RESULTADOS CALIBRAÇÃO DOS MODEL...

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“…A primeira delas é a fratura frágil, caracterizada pela súbita separação das faces do defeito e pelo aspecto granular e plano da superfície de fratura como mostrado na Fig. 3 [30].…”

Section: Fratura Frágil E Fratura Dúctilunclassified

Desenvolvimento de procedimentos para avaliação de curvas J-R em espécimes à fratura SE(T) utilizando o método de flexibilidade.

Cravero¹

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“…Figura A.1 -Fractografias representativas de fratura frágil; (a) Fractografia de superfícies de fratura; (b) MEV, magnificação de X500. [131] Figura A.2 -(a) Fractografia representativa de fratura dúctil. Observar a presença do defeito original, a zona com crescimento estável de trinca e finalmente o colapso da estrutura; (b) MEV, fratura dúctil com formação de alvéolos nucleados por inclusões [6].…”

Section: Figura 720 -Fatoresunclassified

“…Fractografias representativas de fratura frágil; (a) Fractografia de superfícies de fratura; (b) MEV, magnificação de X500 [131]. …”

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Efeitos de heterogeneidades mecânicas sobre forças motrizes de trinca em juntas soldadas: determinação experimental de tenacidade e extensão de metodologias de avaliação de criticidade de defeitos.

Donato¹

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This work presents an evaluation of weld strength mismatch effects on crack driving forces and proposes an extension of defect assessment procedures for welded structures to include effects of weld strength mismatch. The main motivation is based on the strong expansion of Brazilian petroleum industry and the increasing demand for productivity, safety and reliability of pipelines and correlated structures. In this context, it is initially presented a detailed description of fracture mechanics parameters, welding metallurgy fundamentals and mechanic and microestructural effects due to mismatched welds. Next, the main procedures for experimental evaluation of fracture toughness are addressed followed by a discussion on current integrity assessment standards based on FAD and the Weibull stress methodology. These studies provide the necessary background to conduct a wide variety of experimental tests in welded joints and the proposal of corrections for experimental fracture toughness evaluation in welded joints, corrections for limit load estimation schemes in mismatched structures and a new toughness scaling model based on Weibull stress applicable to welded mismatched joints. Finally, the resulting framework is incorporated into a modified FAD-based procedure specifically designed for integrity assessment of welded mismatched structures. The experimental results reveal strong deleterious effects of mismatched welds on loading capacity and fracture toughness of the analyzed specimens. However, the extensive body of calibrated eta and plastic rotational r p factors allows accurate experimental determination of fracture toughness for homogeneous and bimaterial SE(B) specimens. Additionally, the limit load estimation scheme proposed incorporates the material's hardening capacity while the Weibull-based toughness scaling model incorporating mismatch effects allows accurate estimation of the weldment toughness from base metal data and a simple experimental calibration. Results from an exploratory application indicate a high degree of accuracy and confirm the validity of the proposed methodology as a potential tool for design and integrity assessments of cracked weldments.

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Normalizing treatment influence on the forged steel SAE 8620 fracture properties

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Desenvolvimento de procedimentos para avaliação de curvas J-R em espécimes à fratura SE(T) utilizando o método de flexibilidade.

Efeitos de heterogeneidades mecânicas sobre forças motrizes de trinca em juntas soldadas: determinação experimental de tenacidade e extensão de metodologias de avaliação de criticidade de defeitos.

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