Efeitos dos tratamentos térmicos de normalização, resfriamento rápido e alívio de tensões no aço ASTM A-516 grau 70, utilizado na fabricação de vasos de pressão

Abstract

No Brasil, as chapas para aplicação em vasos de pressão são produzidas com tratamento térmico de normalização. Devido às exigências de garantias de propriedades mecânicas após tratamento pós-soldagem, há necessidade de se adicionar elementos de liga, que podem segregar-se no centro da chapa. Uma alternativa é produzir chapas de aço pelo processo de resfriamento acelerado (processo termomecânico), mas que requer elevado investimento em equipamentos para as usinas nacionais. O resfriamento rápido logo após a normalização, seguido de revenimento, vem como alternativa para produzir chapas com propriedades mecânicas tão boas quanto às produzidas pelo processo termomecânico, sem a necessidade de adição de elementos de liga e de investimentos em equipamentos. Neste trabalho foram avaliadas as influências do resfriamento rápido nas propriedades mecânicas do aço, onde se verificou redução do tamanho de grão ferrítico, com possível formação de bainita. Obteve-se melhora no limite resistência à tração, limite de escoamento e na tenacidade do aço. Houve, porém, redução no alongamento e aumento da dureza do aço. Foi avaliada também neste trabalho a influência do tratamento térmico póssoldagem, onde se verificaram uma possível esferoidização da cementita e precipitação de cementita nos contornos de grão, reduzindo o limite de resistência à tração, escoamento e a tenacidade do aço, além da redução da dureza do aço. Verificou-se também aumento da tenacidade do aço, possivelmente pelo alívio das tensões residuais internas, ainda existentes após o revenimento. Não foi evidenciada a influência deste tratamento no tamanho de grão ferrítico do aço.

In Brazil, plates for application in pressure vessels are produced by normalization heat treatment. Due to exigencies of guarantees of mechanical properties after postweld heat treatment, it is necessary to add alloy elements that can segregate themselves in the center of the plate. One alternative is to produce steel plates by accelerated cooling process (thermomechanical process), but it requires high investment in equipment for our national mills. Rapid cooling after the normalization, followed by tempering, turns up as alternative to produce plates with so good mechanical properties as those them produced by thermomechanical process, without the necessity of adding alloy elements and without investments in equipment. In this work were evaluated influences of rapid cooling heat treatment in the mechanical properties of the steel, where it was evidenced a reduction of the ferrite grain size with possible bainite formation. It was evidenced improvement in ultimate tensile strength, yield strength and tenacity of the steel. However, it was also evidenced reduction in the elongation and an increase of the hardness of the steel. It was also evaluated in this work the influence of post weld heat treatment, where if it was evidenced the possible occurrence of spheroidization of the cementite and precipitation of cementite in the grain boundary, reducing the ultimate tensile strength, the yield strength and the tenacity of the steel, beyond the reduction of the hardness. It was also evidenced an increase of the tenacity of the steel, probably because the residual internal stress relief, still existing into the steel plate after the tempering heat treatment. It was not evidenced the influence of this treatment in the ferrite grain size of steel.