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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.88.2017.tde-11072017-163136
Document
Author
Full name
Ana Claudia Costa de Oliveira
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2001
Supervisor
Committee
Bose Filho, Waldek Wladimir (President)
Bueno, Levi de Oliveira
Freire, Celia Marina de Alvarenga
Title in Portuguese
Propriedades mecânicas de fadiga de baixo ciclo à temperatura de 300ºC do aço inoxidável austenítico do sistema Fe-Cr-Mn-N
Keywords in Portuguese
Aço inoxidável austenítico
Fadiga de baixo ciclo
Abstract in Portuguese
Os colares das sondas de prospecção petrolíferas são fabricadas de aço inoxidável austenítico devido as suas características eletromagnéticas e de corrosão. Normalmente, a temperatura de serviço é de aproximadamente 300ºC, meio aquoso e a sonda é submetida a carregamentos cíclicos. Várias foram as tentativas de desenvolvimento de um aço que atendesse as necessidades de serviço destes colares. Neste trabalho foram determinadas as propriedades mecânicas de tração e de fadiga de baixo ciclo de um aço inoxidável austenítico do sistema Fe-Mn-Cr-N, quando ensaiado mecanicamente nas temperaturas ambiente e à 300ºC. Foi observado que os valores dos limites de escoamento e de resistência e o alongamento diminuem significativamente quando a temperatura é elevada para 300ºC. Como conseqüência destas alterações, ocorreu uma diminuição da vida em fadiga. A comparação entre as curvas tensão-deformação monotônica e cíclica mostrou que este material, ensaiado à 300ºC e nas amplitudes de deformações estudadas, apresenta amolecimento cíclico. A expressão encontrada para a relação deformação-vida é dada por Δεt/2=0,0054 (2Nf)-0,064 + 0,438 (2Nf)-0,595 com ponto de transição em 2Nt = 9,5 x 103. Quanto aos métodos estimativos das propriedades mecânicas de fadiga, obtidos a partir das propriedades mecânicas de tração, foi verificado que o Método da Inclinação Universal Modificado se aproxima mais da curva experimental obtida neste trabalho. A análise fratográfica mostrou a presença de estrias no estágio II de propagação de trinca.
Title in English
Low cycle fatigue test at high temperature of an Cr-Mn-N austenitic stainless steel
Keywords in English
Austenitic stainless steel
High temperature fatigue
Low cycle fatigue
Tensile test
Abstract in English
In this work the monotonic and low cycle fatigue mechanical properties of an Cr-Mn-N austenitic stainless steel, used to produce drill collars used for deep drilling in offshore industry, were evaluated. The low cycle fatigue testing was carried out according to the ASTM E606 standard, under strain control and R = - 1, at temperature of 300°C, which is the temperature that the drill collar reaches in service. It was observed that the yield and the ultimate tensile strength and the elongation decreased sharply with increasing temperature. As a consequence, in both high and low cycle regions, the fatigue life decreased with increasing temperature. The comparison between the stress - strain monotonic and cyclic curves, showed that this material exhibited cyclic softening for the applied strain amplitudes. The correlation between strain and number of cycles to failure was can be given by Δεt/2 = 0,0054 (2Nf)-0,064 + 0,438 (2Nf)-0,595 with transition in 2Nt = 9,5x103 reverses. The experimental results were compared with some models used to predict the fatigue life based on the tensile monotonic properties. The Modified Universal Shopes a better fitting with the experimental data. The fractographic analysis showed the presence of stage II striations.
 
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Publishing Date
2017-07-12
 
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