Please use this identifier to cite or link to this item: http://www.repositorio.ufop.br/jspui/handle/123456789/17578
Title: Efeito da fração da fase sigma sobre o desempenho mecânico em tração e em desgaste de tubos formadores de espiras de aço inoxidável duplex UNS S32750 utilizados em laminação de fio máquina.
Authors: Moreira, Guilherme Duarte
metadata.dc.contributor.advisor: Faria, Geraldo Lúcio de
Keywords: Tubos - tubo formador de espiras
Aço inoxidável - duplex UNS S32750
Desgaste mecânico - desempenho
Aço - tratamento térmico
Metais - efeito da temperatura
Issue Date: 2023
metadata.dc.contributor.referee: Faria, Geraldo Lúcio de
Dafé, Sara Silva Ferreira de
Lima, Margarida Márcia Fernandes
Citation: MOREIRA, Guilherme Duarte. Efeito da fração da fase sigma sobre o desempenho mecânico em tração e em desgaste de tubos formadores de espiras de aço inoxidável duplex UNS S32750 utilizados em laminação de fio máquina. 2023. 134 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2023.
Abstract: Tubos formadores de espiras são componentes essenciais no processo de laminação de fio máquina. Eles são responsáveis por modificar a geometria do fio de seção longitudinal reta para helicoidal em velocidades de até 125m/s possibilitando a formação de bobinas que otimizam o armazenamento e o transporte do produto. Estes tubos trabalham em temperaturas na faixa de 850°C a 950°C, sendo fabricados em aços com características muito específicas no que diz respeito à evolução microestrutural e desempenho em desgaste, sendo o aço inoxidável duplex UNS S32750 um destaque atual. Entretanto, na indústria há constantes relatos de falhas por desgaste prematuro dos tubos, nos quais identificam-se canais irregulares formados pelo contato do fio máquina com a superfície interna do tubo. Na região de contato, o tubo é continuamente termicamente tratado e há potencial para aumento da fração de fases intermetálicas, em especial a fase sigma. Consequentemente, ocorre aumento da dureza local, da resistência ao desgaste e dificulta-se a nucleação de trincas. Por outro lado, a formação da fase sigma provoca queda da resistência à corrosão, da tenacidade à fratura e da resistência ao crescimento de trincas. Neste contexto, este trabalho se propôs a realizar uma análise de falha de um tubo formador de espiras que falhou prematuramente em serviço, incluindo uma avaliação das características microestruturais, dureza e perfis de desgaste do tubo estudado, comparando com tubos de bom desempenho. Verificou-se que o canal inicialmente formado no tubo tem uma relação direta com o desempenho do mesmo, assim como as propriedades mecânicas tais como limite de resistência, dureza e taxa de desgaste, que são muito influenciadas pela temperatura e pelo intervalo de tempo pelo qual a superfície de contato do tubo é termicamente tratada. A partir de uma microestrutura inicialmente solubilizada, verificou-se uma significativa aderência entre a simulação computacional e os resultados experimentais no que tange à cinética de precipitação de fase sigma a 850°C e 950°C. Desta forma, pode-se perceber que estas alterações microestruturais que ocorrem nos primeiros min de operação são fundamentais para garantir o bom desempenho do mesmo.
metadata.dc.description.abstracten: Laying head pipes are essential components in the wire rod rolling process. They are responsible for transforming wires from a straight longitudinal section to a helical shape at speeds of up to 125m/s, allowing the formation of coils which optimize product storage and transportation. These pipes operate within 850°C to 950°C and are manufactured using steels with specific technical features regarding microstructural evolution and wear performance, with the duplex stainless steel UNS S32750 being a current highlight. However, there have been constant reports of failures in the industry due to premature wear of the pipes, which irregular grooves formed by the contact of the wire rod with the inner surface of the pipe are found. In the inner surface, the pipe is continuously heat treated and there is an increase of intermetallic phases fraction (precipitation) potential, especially the sigma phase. Hence, there is an increase in local hardness, wear resistance, and hinder in crack nucleation. On the other hand, the formation of sigma phase decreases the corrosion resistance, fracture toughness and crack growth resistance. In this context, this study aimed to develop laying head pipes failure analysis that failed prematurely in service, including an evaluation of microstructural characteristics, hardness and wear profiles of the pipe in question compared to high-performance pipes. It was discovered the groove initially formed in the pipe is directly related to its performance, as well as mechanical properties such as resistance limit, hardness, and wear rate, which are deeply influenced by the temperature and the interval that the pipe’s contact surface is heat treated. From an initially solubilized microstructure, a significant adherence was found between computational simulation and experimental results regarding the precipitation kinetics of sigma phase at 850°C and 950°C. Thus, these microstructural changes that occur in the first few minutes of operation are crucial to ensure a good pipe performance.
Description: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Departamento de Engenharia Mecânica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/jspui/handle/123456789/17578
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 09/10/2023 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.
Appears in Collections:PROPEM - Mestrado (Dissertações)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
DISSERTAÇÃO_EfeitoFraçãoFase.pdf5,9 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons