Avaliação do comportamento termomecânico do aço API 5L X80M – PSL2 microligado ao Nb-Ti através de ensaios de torção a quente

Abstract

RESUMO: A laminação controlada de aços alta resistência baixa liga (ARBL) tem sido largamente utilizada na produção de tubos de grande diâmetro para indústria de óleo e gás. O processamento termomecânico controlado é utilizado para maximizar o refinamento do grão visando um aumento na resistência mecânica e tenacidade dos aços. Neste contexto, o aço API 5L X80M – PSL2 microligado ao Nb-Ti foi submetido a ensaios de torção a quente com o objetivo de avaliar seu comportamento termomecânico a quente. Foram realizados ensaios de torção a quente com múltiplas deformações em resfriamento contínuo, isotérmicos e isotérmicos com duas deformações. Os resultados dos testes foram comparados aos modelos matemáticos existentes. As temperaturas críticas (Tnr, Ar3 e Ar1) foram obtidas através do ensaio com múltiplas deformações em resfriamento contínuo. A partir das curvas de escoamento plástico geradas nos ensaios foram obtidas as deformações críticas para início da recristalização dinâmica e as deformações de pico para as temperaturas variando de 1.150ºC à 850ºC, com uma taxa de deformação de 0,2s−¹. Para os ensaios de torção com duas deformações a temperatura do ensaio e a taxa de deformação foram mantidas constantes em 1.150ºC e 0,1s−¹ respectivamente, variando a deformação aplicada (0,1 e 0,4) e o tempo entre passes (1s, 5s e 40s). Em ambos os casos houve amaciamento do material. Após a realização dos ensaios isotérmicos com duas deformações, o corpo de prova foi resfriado com CO2 e sua microestrutura observada via microscopia ótica. O material apresentou o comportamento nos testes de acordo com o que está descrito na literatura. O modelo matemático utilizado apresentou boa concordância na maioria dos parâmetros analisados, mas não se aplicou a predição do tamanho do grão.

ABSTRACT: Thermomechanical rolling of High-Strength Low-Alloy steels (HSLA) is used to produce large diameter tubes for oil and gas industry. Thermo-Mechanical Controlled Process (TMCP) is used to maximize grain refinement and achieve both higher strength and toughness. In this context the API 5L X80 steel microalloyed with Nb-Ti was subjected to hot torsion testing to characterize its hot deformation behavior. Were made hot torsion test with multiples strains in continuous cooling, isothermal and isothermal with two strains. The results were compared with existing mathematical models. The critical temperatures (Tnr, Ar3 and Ar1) were obtained by testing with multiples strains in continuous cooling. From the stress-strain curves generated in the tests were obtained critical strain for initiation of dynamic recrystallization and the peak strain for temperatures ranging from 1150 °C to 850 °C at a strain rate of 0.2s−¹. For tests with two torsion strains temperature and strain rate testing were held keeping at 1150°C and 0.1s−¹ respectively, by changing the applied strain between (0.1 and 0.4) and the interpass time (1s, 5s and 40s). After the isothermal with two strains tests, the specimen is cooled with CO2 and its microstructure observed through optical microscopy. The specimen behaved during testing as described in literature. The mathematical model used showed well agreement with most parameters, but not well for the prediction of grain size.