Efeito da microestrutura nas propriedades mecânicas e na resistência à fadiga de aço AISI 1070 usado em armaduras de tração de dutos flexíveis

Abstract

Eutectoid and almost eutectoid steels are commonly applied as tensile armor in flexible pipelines, reaching high levels of mechanical strength, making them ideal for structural applications with high mechanical stress and low weight. These pipelines, when used as risers, they are under fluctuating loads that must be supported by the tensile armor. Fatigue failures in these structures can make significant impacts in off-shore operations. This study aims to evaluate a microstructure commonly used in the field, obtained by patenting, with a microstructure obtained in steel processing, with similar Yield and Tensile Strength. The material identified as AISI 1070 was characterized through chemical analysis, tensile tests, hardness, impact toughness, microstructural analysis by optical and scanning electron microscopy. The fatigue life of the as-received steel and in the quenching and tempering condition was analyzed using the S-N method with bending loading at 4 points with a modified device to simultaneously test three (3) specimens. The results obtained were compared with those obtained by Moreira and Borges for AISI 1080 eutectoid steel wires. The results obtained were compared with a work in which the same conditions and device were used, although the material had a small modification, the results were consistent.

Aços eutetóides e quase eutetóides são comumente aplicados em armaduras de tração de dutos flexíveis, alcançando elevados níveis de resistência mecânica se tornam ideais para aplicações estruturais com elevado esforço mecânico e baixo peso. Estes dutos quando utilizados como risers estão submetidos a carregamentos flutuantes aos quais devem ser suportados pelas armaduras de tração. Falhas por fadiga nessas estruturas podem gerar impactos significativos em operações off-shore. Esse estudo visa avaliar uma microestrutura comumente utilizada em campo, obtida por patenteamento, com uma microestrutura obtida em tratamento de beneficiamento do aço, com Resistência ao Escoamento e a Tração semelhantes. O material identificado como AISI 1070 foi caracterizado através de análise química, testes de tração, dureza, tenacidade ao impacto, análise microestrutural por microscopia ótica e eletrônica de varredura. A vida a fadiga do aço na condição de como recebido e na de tempera e revenido foi analisada através do método S-N com carregamento por flexão em 4 pontos com dispositivo adaptado para testar simultaneamente três (3) corpos de prova. Os resultados obtidos foram comparados com um trabalho em que foram utilizadas as mesmas condições e dispositivo, embora o material tivesse uma pequena modificação, os resultados foram coerentes.