Comportamento mecânico do aço ASTM A182 F22 submetido a tratamento térmico

Abstract

O aço ASTM A182 F22 é amplamente utilizado em componentes críticos da indústria de petróleo e gás em ambientes Offshore devido à sua alta resistência mecânica e tenacidade. No entanto, a presença de tensões residuais geradas durante processos de fabricação, como soldagem e usinagem, pode comprometer sua integridade estrutural, levando a falhas prematuras em serviço. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito do tratamento térmico de alívio de tensões (TTAT) nas propriedades mecânicas do aço ASTM A182 F22, visando otimizar seu desempenho em aplicações industriais, principalmente aquelas que empregam a soldagem no processo construtivo. O comportamento mecânico foi avaliado por meio do ensaio de impacto Charpy, para o aço com TTAT nas temperaturas de 650 °C, 677 °C e 704 °C, com um tempo de patamar de 6 horas e resfriamento ao ar ambiente. Após o tratamento térmico, os CPs foram confeccionados com refrigeração por fluido abundante, para não haver aquecimento. Posteriormente ao ensaio de impacto, analisou-se a fractografia. Levantou-se ainda o comportamento de dureza do aço com TTAT. Os resultados demonstraram que o TTAT promoveu uma redução significativa das tensões residuais, com aumento da tenacidade ao impacto em todas as temperaturas testadas. Para a seção transversal, o maior ganho observado foi a 704 °C, em que se obteve uma energia média de 61,67 J correspondendo a um aumento de 85,03% com relação ao material submetido ao TTAT a 650 ºC e 71,31% com relação ao material submetido a 677 °C. Já para a direção longitudinal, o maior ganho foi observado a 677 °C, em que a energia média encontrada foi de 176 J correspondendo a um aumento de 21,38% com relação ao material submetido a 650 °C. Tanto os valores de tenacidade quanto a análise fractográfica indicaram que os corpos de prova com os entalhes na direção longitudinal são mais dúcteis que os com entalhe na direção transversal, que apresentaram fraturas frágeis. Os ensaios de dureza mostraram valores de dureza menores para os corpos de prova tratados a 704 °C, indicando um aumento de ductilidade, corroborando com os resultados dos ensaios de impacto. Conclui-se que os parâmetros de TTAT promoveram uma melhoria das propriedades mecânicas do aço ASTM A182 F22, mostrando-se viável para aplicações que exigem alta resistência e tenacidade em ambientes agressivos.