Arquivo 316-Rafael Perez Hohn

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

CURSO DE GRADUAO EM ENGENHARIA DE MATERIAIS

Rafael Peres Hhn

Trabalho de Concluso de Curso

Estudo da sensibilidade dos processos MIG/MAG e Arame Tubular Auto-protegido para a Soldagem em Operao de Dutos

Florianpolis 2010

2

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

CURSO DE GRADUAO EM ENGENHARIA DE MATERIAIS

Rafael Peres Hhn


Trabalho de Graduao apresentado ao Curso de Engenharia de Materiais da Universidade Federal de Santa Catarina como parte dos requisitos para obteno do ttulo de Engenheiro de Materiais.

Orientador: Prof. Carlos EnriqueNio, Dr. Eng.

Florianpolis 2010

3

Rafael Peres Hhn


Este Trabalho de Graduao foi julgado adequado para obteno do ttulo de Engenheiro de Materiais e aprovado em sua forma final pelo Curso de Graduao em Engenharia de Materiais da Universidade Federal de Santa Catarina.

___________________________________

Prof. Dylton do Vale Pereira Filho Coordenador

Banca Examinadora:

___________________________________

Prof. Carlos Enrique Nio, Dr. Eng. Orientador

___________________________________

Prof. Dylton do Vale Pereira Filho

___________________________________

Prof.

4

AGRADECIMENTOS

Ao Professor Carlos Enrique Nio, pela orientao e incentivo no desenvolvimento deste trabalho, pelas crticas, sempre construtivas, fundamentais para a qualidade do trabalho e tambm pela pacincia.

Ao doutorando Aldo Santos Pereira, pela orientao e auxilio na realizao deste trabalho. A todos os Professores do curso que colaboraram no apenas com este trabalho, mas

tambm com minha formao como engenheiro. Aos membros da secretaria e coordenao do curso por todo apoio e ateno ao longo

destes anos. A toda a minha famlia pelo apoio e incentivo

5

Sumario

Introduo........................................................................................................................................ 6 1.1 Problema e Justificativa ................................................................................................ 7 1.2 Objetivo .......................................................................................................................... 7

2 REVISO BIBLIOGRFICA................................................................................................ 9 2.1 Soldagem em operao .................................................................................................. 9 2.2 Mtodos Convencionais de Reparo para Dutos com Defeitos ................................. 10 2.3 Perfurao (Blowout/ Burnthrough) ................................................................. 11 2.4 Trepanao (Hot Tapping) ..................................................................................... 11 2.5 Trinca a Frio ................................................................................................................ 12 2.6 Eletrodo Revestido....................................................................................................... 12 2.7 MIG/MAG.................................................................................................................... 13 2.8 Soldagem com Arame tubular.................................................................................... 13 2.9 Tipos de Transferncia Metlica................................................................................ 14 2.10 Transferncia por curto-circuito................................................................................ 15 2.11 Soldagem por aerossol (spray) pulsado ..................................................................... 16 2.12 ARAMES SLIDOS ................................................................................................... 17 2.13 Arames tubulares......................................................................................................... 17 2.14 Caractersticas do cordo de solda............................................................................. 19 2.15 Penetrao .................................................................................................................... 20 2.16 POROSIDADES .......................................................................................................... 20 2.17 A corrente de soldagem............................................................................................... 21 2.18 Taxa de deposio ........................................................................................................ 22 2.19 Velocidade de soldagem (Vs) ...................................................................................... 22 2.20 Distncia entre o bico de contato e o metal de base (DCP)...................................... 23 2.21 Aporte trmico ............................................................................................................. 24 2.22 Ciclo trmico de soldagem e Repartio trmica ..................................................... 25

3 Materiais e mtodos............................................................................................................... 27 3.1 Materiais empregados ................................................................................................. 27 3.2 Soldas preliminares em chapas .................................................................................. 29 3.3 Soldas em Tubos sem presso..................................................................................... 29 3.4 Soldas em tubos com presso...................................................................................... 30

4 Analise dos resultados ........................................................................................................... 30 Concluses..................................................................................................................................... 54 5 Bibliografia............................................................................................................................ 56

6

INTRODUO

A tcnica de soldagem em operao freqentemente empregada no reparo ou modificao de tubulaes, tento em vista que ela apresenta significativas vantagens econmicas, ao evitar os custos envolvidos na interrupo da operao da tubulao ou duto.

A tcnica de soldagem em operao utilizada normalmente em duas situaes distintas: em operaes de reparo estrutural e em trepanao.

As operaes de reparo estrutural consistem na instalao por soldagem de um reforo metlico, compatvel com o metal base(por exemplo, dupla-calha, bacalhau, conector mecnico etc.) ou no enchimento com solda em uma rea defeituosa do equipamento, tubulao ou duto em operao, de modo a recompor sua resistncia mecnica.

A trepanao Hot Tapping consiste em uma tcnica que permite a instalao de

conexes numa linha principal em funcionamento (por exemplo, para ampliao da linha, desvio de uma seo com defeito, etc.)

Operaes de reparo estrutural e operaes de trepanao fazem da soldagem em operao uma ferramenta de enorme valor.

Durante a aplicao da tcnica, dois riscos precisam ser considerados. O primeiro a ocorrncia de trincas a frio, cuja possibilidade aumenta pelas maiores taxas de resfriamento impostas pelo escoamento do fluido e, em especial, o risco de perfurao da parede pelo arco voltaico, eventualmente com srios danos ao operador e ao meio ambiente.

Atualmente a soldagem em operao quase que exclusivamente executada com o processo de soldagem com eletrodo revestido (ER), mas para se conseguir um aumento de produtividade e conseqentemente uma reduo de custos e uma maior competitividade no mercado necessrio, que estudos sobre processos como o MIG/MAG (GMAW) e arame tubular (FCAW) auto-protegido, sejam feitos, de forma a permitir que estes processos possam ser empregados na soldagem em operao.

Assim, torna-se necessrio o conhecimento dos vrios fatores que influenciam a soldagem

MIG/MAG (GMAW) e arame tubular auto-protegido (FCAW), para que se possa obter uma solda com a qualidade e segurana que o eletrodo revestido (ER) proporciona, mas com as vantagens de alta produtividade do MIG/MAG e arame tubular auto-protegido.

7

1.1 PROBLEMA E JUSTIFICATIVA

A soldagem em operao envolve muitos riscos por si s, como a perfurao da parede do tubo pelo arco e o surgimento de trincas a frio. Deve-se tambm levar em conta o fato de que o trabalho de soldagem em operao executado muitas vezes exposto a ventos que dificultam a proteo da solda e em posio desfavorvel.

Devido a estes problemas o processo mais utilizado para a soldagem em operao o eletrodo revestido (ER) que possui grande flexibilidade e robustez, conseguindo manter a confiabilidade do processo mesmo sob vento e em posio desfavorvel.

O processo de soldagem com eletrodo revestido (ER) se adapta bem soldagem em operao, mas tem seus problemas em relao armazenagem do eletrodo, limitaes de produtividade e dificuldades de automatizao.

O processo MIG/MAG muito utilizado pela indstria e supera grande parte dos problemas do eletrodo revestido (ER), mas quem trabalha com soldagem em operao teme o surgimento defeitos de falta de fuso, o que torna necessrios estudos sobre como contornar estes problemas.

Algumas empresas utilizam o eletrodo revestido (ER) para fazer o passe de raiz e fazem o preenchimento da junta dos tubos com o MIG/MAG, visando combinar a confiabilidade do eletrodo revestido (ER) com a produtividade do MIG/MAG.

Encontrar parmetros que tornem possvel soldar com segurana e sem risco de surgimento

de defeito tubos com pequena espessura usando o MIG/MAG, tornar o processo MIG/MAG uma alternativa ao eletrodo revestido (ER), aumentar a produtividade e diminuir os custos da soldagem em operao.

O processo arame tubular (FCAW) auto-protegido combina qualidades dos processos eletrodo revestido (ER) e MIG/MAG, podendo se tornar uma boa alternativa ao eletrodo revestido (ER) na soldagem em operao.

1.2 OBJETIVO

Verificar a viabilidade da utilizao dos processos MIG/MAG e arame tubular (FCAW) auto-protegido na soldagem em operao de tubos com pequena espessura, ao redor de 3 mm.

8

Nas soldagens em laboratrio com condies controladas (quanto ao equipamento e as condies de soldagem) possvel chegar a uma situao otimizada quanto ao custo, produtividade e segurana. Entretanto, no se deseja que desvios normais nas condies de operao produzam efeitos insatisfatrios, principalmente, neste caso, em relao segurana causando a perfurao do tubo ou a formao de trinca a frio.

Desta forma pretende-se verificar junto com a viabilidade de se soldar a sensibilidade dos processos MIG/MAG e arame tubular auto-protegido a desvios normais das condies de operao para a soldagem em operao de tubos com pequena espessura,.

9

2 REVISO BIBLIOGRFICA

Nesta reviso abordada inicialmente a soldagem em operao, sua necessidade, importncia, modos de execuo e riscos inerentes. Na seqncia so apresentadas as principais caractersticas dos processos de soldagem com eletrodo revestido (ER), MIG/MAG e arame tubular (FCAW) auto-protegido no que diz respeito sua aplicabilidade soldagem em operao.

2.1 SOLDAGEM EM OPERAO

A soldagem em dutos e tubulaes, sem interrupo de fluxo, conhecida como soldagem

em operao, um mtodo aplicado comumente por diversas companhias para a modificao, reparo ou expanso da malha de dutos da indstria do petrleo e gs natural.

A tcnica de soldagem em operao pode ser separada basicamente em duas classes: uma voltada para o reparo de dutos ou tubulaes e outra para a instalao de derivaes ou conexes.

Sua grande vantagem permitir uma interveno, seja de reparo ou instalao, sem interromper o escoamento, evitando perda do produto, emisso de gases, parada de dutos e gasodutos, parada de unidades, interrupo de fornecimento para clientes, alm de uma eventual contaminao do meio-ambiente em caso de falha na selagem e desgaseificao durante os preparativos para uma soldagem sem fluxo de fluido.

Quando se realiza uma soldagem em operao h dois riscos principais a serem considerados. O primeiro o risco de perfurao (burnthrough e/ou burnout) devido sobre-penetrao do arco voltaico, resultando no vazamento do fluido e problemas para a segurana do

soldador. O segundo que devido s potenciais altas velocidades de resfriamento da solda ampliadas pelo efeito do escoamento de calor pelo fluido, pode provocar o surgimento de microestruturas duras na zona termicamente afetada (ZTA), que podem dar origem a trincas por hidrognio (tambm chamadas de trincas a frio, TF).

Sua aplicao de uso corrente, seguindo regras e cdigos estabelecidos em normas

internacionais como as API 1104 (soldagem de dutos e instalaes conexas), API RP 2201 (praticas seguras de Hot Tapping na industria petroqumica), BS 6990 (Cdigo de pratica para a soldagem de tubos de ao que contenham fluidos), CSA Z 662 (padro canadense de sistemas de tubulao de gs e petrleo), e no Brasil a da Petrobrs N2163 (soldagem e trepanao em

10

equipamentos, tubulaes e dutos em operao), que procuram garantir um procedimento seguro, considerando a relao entre energia de soldagem, espessura da parede e composio qumica do

material.

2.2 MTODOS CONVENCIONAIS DE REPARO PARA DUTOS COM DEFEITOS

Os tipos de reparos nos dutos podem ser divididos em reparos de contingncia, reparos temporrios e reparos permanentes. Os reparos de contingncia so realizados para minimizar os impactos ao meio ambiente e s pessoas, e viabilizam a execuo de reparos temporrios ou permanentes. Os reparos temporrios so realizados para reforar as regies com defeito,

procurando devolver a continuidade operacional do duto, o qual posteriormente deve ser substitudo por um reparo permanente [1,8]. Os reparos permanentes devolvem a integridade estrutural ao duto. Exemplos de reparos permanentes so:

Corte e Substituio: consiste na troca do trecho corrodo por um segmento de duto novo. usado em conjunto com a tcnica de trepanao.

Dupla Calha Soldada: consiste em envolver o duto com duas meias calhas soldadas longitudinalmente e circunferencialmente no duto, sem deixar nenhum espao anular.

Estes reparos tm suas variantes que so, por exemplo, reparos feitos com dupla calha com fechamento e aperto por parafusos, entre outros.

Dupla Calha com Enchimento: consiste em envolver o trecho corrodo com uma luva de

dimetro maior que o dimetro do duto. No espao anular se injeta resina epxi ou outro material similar sob presso.

O uso de dupla-calha considerado o mtodo mais simples na soldagem em operao, mas apresenta inconvenientes, como a necessidade de material adicional (calhas), impossibilidade de instalao em trechos curvos, e a gerao de concentradores de tenso que podem dar incio a trincas de fadiga em presses cclicas. Dependendo das condies operacionais e severidade do defeito, o uso de calhas pode ser substitudo por luvas de compsitos, limitada pela temperatura de aplicao em torno de 150C [1,8], ou braadeira aparafusada reforada com soldagem de fechamento.

11

Para manter a produo durante uma operao de corte e substituio de um trecho com defeito, pode ser utilizado o mtodo da trepanao, situao comum na rea industrial que

permite a substituio da regio danificada com o escoamento sendo desviado provisoriamente para a nova conexo, fixa em flanges instalados na linha principal atravs de operao de hot-tapping[1,2,3,4,5]. Na Figura 1 esquema operao de hot-tapping.

Figura 1 hot-tapping [1]

2.3 PERFURAO (BLOWOUT/ BURNTHROUGH)

Fenmeno em que a penetrao do arco de solda para dentro da parede metlica pressurizada suficiente para reduzir a seo til resistente ou mesmo para perfur-la, gerando um vazamento [1,5].

2.4 TREPANAO (HOT TAPPING)

A trepanao uma tcnica que possibilita acoplar uma conexo de forma mecnica ou

soldada a uma tubulao, duto ou equipamento em operao. Na Figura 2 tcnica de trepanao utilizada para criar um desvio em uma seo a ser

substituda. Para se fazer a trepanao feita uma abertura por meio de perfurao ou recorte de uma

poro da parede metlica, com ferramenta apropriada (vide Figura 1), internamente conexo acoplada, com equipamentos especficos e componentes tpicos e sem parada operacional [1,6,8].

12

Figura 2 Tcnica de trepanao [1]

2.5 TRINCA A FRIO

Trincas induzidas pela ao do hidrognio em juntas soldadas em temperaturas abaixo de 150 C[1].

Esse modo de fissurao acontece a temperaturas prximas da ambiente, sendo mais

comumente observada na zona termicamente afetada. O hidrognio introduzido na poa de fuso atravs da umidade ou do hidrognio contidos nos compostos dos fluxos ou nas superfcies

dos arames ou do metal de base, resultando em que a poa de fuso e o cordo de solda j solidificado tornam-se um reservatrio de hidrognio dissolvido. O hidrognio dissolvido induz a formao de trincas a frio, que dificilmente podero ser reparadas [6,7,9].

Por isso, muito importante controlar o teor de hidrognio no metal de solda.

2.6 ELETRODO REVESTIDO

um processo muito empregado graas sua grande versatilidade, ao baixo custo de operao, simplicidade e portabilidade dos equipamentos necessrios e possibilidade de uso

em locais de difcil acesso ou sujeitos a ventos [6]. As desvantagens do processo so a baixa produtividade, os cuidados especiais que so

necessrios no tratamento e manuseio dos eletrodos revestidos, o desperdcio das pontas dos eletrodos e o grande volume de gases e fumos gerados durante a soldagem [17].

Na soldagem em operao o processo mais utilizado, no s pelas qualidades j citadas a cima, mas tambm pela boa qualidade da solda e pela disponibilidade de mo de obra capacitada e com grande habilidade para usar este processo.

13

2.7 MIG/MAG

O processo de soldagem MIG/MAG (Metal Inert Gas/Metal Active Gas) ou GMAW (Gas Metal Arc Welding), caracterizado pela abertura e manuteno do arco eltrico entre o metal de base (poa de fuso quando em regime) e o metal de adio (arame alimentado continuamente). Como o arame/eletrodo no apresenta revestimento (comum no processo Eletrodo Revestido) torna-se necessria o fornecimento de uma proteo gasosa suprida com vazo adequada. O uso do gs de proteo justificado pela necessidade de, ao mesmo tempo, viabilizar a proteo da gota metlica e da poa de fuso contra a atmosfera vizinha ao arco voltaico e, alm disso, auxiliar na formao e manuteno do arco eltrico [6].

um processo de grande produtividade e o principal motivo pelo qual este processo de soldagem utilizando arame slido no substituiu totalmente o processo com eletrodo revestido

est relacionado maior probabilidade de ocorrncia de falta de fuso [7]. Muitas empresas utilizam o processo MIG/MAG em combinao com o eletrodo

revestido. Por exemplo, realizam o passe de raiz e o passe quente com eletrodos celulsicos e o enchimento e o acabamento com arame slido pelo processo semi-automtico em uma tubulao [1,6].

2.8 SOLDAGEM COM ARAME TUBULAR

A soldagem com arame tubular (em ingls FCAW, flux cored arc welding) foi desenvolvida visando unir as vantagens do processo MIG/MAG (semi-automtico) com as do processo eletrodo revestido (revestimento fusvel formador de gases protetores, escria, fornecedor de elementos de liga, etc.). Deste modo o arame eletrodo macio foi substitudo por outro, que consiste em um arame tubular com alma de fluxo fusvel, semelhante ao utilizado no arco submerso [22].

Uma das maiores vantagens da utilizao do processo arame tubular so as altas taxas de deposio atingidas em comparao com as obtidas no processo MIG/MAG utilizando arame

slido e particularmente com o processo de soldagem por eletrodos revestidos, para nveis idnticos de qualidade.

14

2.9 TIPOS DE TRANSFERNCIA METLICA

A transferncia metlica nos processos MIG/MAG e arame tubular auto-protegido funo dos parmetros de soldagem empregados e do gs ou mistura gasosa utilizada. Na Figura 3 apresenta uma representao esquemtica dos principais tipos de transferncia. Basicamente os processos MIG/MAG e arame tubular auto-protegido incluem trs tcnicas distintas de modo de transferncia de metal: curto-circuito (short arc), globular (globular) e aerossol (spray arc).[6, 13]: Curto-circuito: caracterizada pelo constante processo de extino e re-acendimento do arco eltrico[13], a transferncia ocorre quando um curto-circuito eltrico estabelecido. Este tipo de transferncia permite a soldagem em todas as posies, mas com o inconveniente de gerar uma grande quantidade de respingos.

Globular: ocorre quando a corrente e a tenso de soldagem so aumentadas para valores acima do mximo recomendado para a soldagem por curto-circuito. O metal se transfere atravs do arco sob a forma gotas de metal fundido, usualmente com dimetro maior que o do prprio arame. Esse modo de transferncia pode ser errtico, com respingos e curtos-circuitos ocasionais.

a transferncia metlica tpica produzida pelos arames tubulares; ocorre com correntes mais baixas que na transferncia por spray. Existe grande incidncia de respingos de metal de solda [7]. Por aerossol (spray): ocorre quando so utilizadas altas intensidades de corrente e altas tenses do arco em relao a um determinado dimetro de arame. Dentre os gases ou misturas gasosas utilizadas, apenas o argnio e as misturas de argnio com teor de CO2 variando entre 0 e 15%, permitem produzir este tipo de transferncia metlica[6].

Por produzir uma elevada taxa de deposio, a transferncia por spray restringe-se apenas posio plana.

Um problema gerado por este tipo de transferncia metlica a possibilidade de ocorrncia de falta de fuso, quando as gotas so dirigidas para regies que no tenham sido

suficientemente aquecidas. Por aerossol (spray) pulsada: uma variao da tcnica aerossol (spray) convencional, obtida pela pulsao da corrente entre dois nveis pr-estabelecidos: uma corrente de base, apenas suficiente para manter o arco e uma corrente de pico, superior corrente de transio globular -

15

spray. Por este motivo a energia de soldagem baixa, facilitando a soldagem com arames de grandes dimetros fora da posio plana [8].

Figura 3 Representao esquemtica dos principais modos de transferncia.

2.10 TRANSFERNCIA POR CURTO-CIRCUITO

Na soldagem com transferncia por curto-circuito so utilizados arames com dimetros na

faixa de 0,8 mm a 1,2 mm, baixas tenses de arco (e, portanto, pequenos comprimentos de arco) e baixas correntes de soldagem. obtida uma pequena poa de fuso de rpida solidificao. Essa tcnica de soldagem particularmente til na unio de materiais de pequena espessura em qualquer posio, materiais de grande espessura nas posies vertical e sobre-cabea, e no enchimento de largas aberturas. A soldagem por curto-circuito tambm deve ser empregada quando se tem como requisito uma distoro mnima da pea [13].

O metal transferido do arame poa de fuso apenas quando h contato entre os dois, ou a cada curto-circuito. O arame entra em curto-circuito com a pea de 20 a 200 vezes por segundo.

A Figura 4 ilustra um ciclo completo de curto-circuito. Quando o arame toca a poa de fuso a corrente comea a aumentar para uma corrente de curto-circuito. Quando esse valor alto de corrente atingido, o metal transferido. O arco ento reaberto. Como o arame est sendo alimentado mais rapidamente que o arco consegue fundi-lo, o arco ser eventualmente extinguido por outro curto (I) e o ciclo recomea.

No h metal transferido durante o perodo em que o arco est aberto, somente nos curtos-circuitos.

16

Figura 4- esquema de como ocorre a transferncia por curto circuito

Para garantir uma boa estabilidade do arco na tcnica de curto circuito devem ser empregadas correntes baixas.

2.11 SOLDAGEM POR AEROSSOL (SPRAY) PULSADO

Uma variao da tcnica de arco em aerossol conhecida como soldagem pulsada em aerossol. Nessa tcnica, a corrente variada entre um valor alto e um baixo. O nvel baixo de

corrente fica abaixo da corrente de transio, enquanto que o nvel alto fica acima da corrente de transio globular - spray [7]. O metal transferido para a pea apenas durante o perodo de aplicao de corrente alta. Geralmente transferida uma gota durante cada pulso de corrente alta. A Figura 5 retrata a forma da onda de corrente de soldagem usada na soldagem pulsada em aerossol.

Valores comuns de freqncia ficam entre 60 e 120 pulsos por segundo. Como a corrente de pico fica na regio de arco em aerossol, a estabilidade do arco similar da soldagem em aerossol convencional [13].

O perodo de baixa corrente mantm o arco aberto e serve para reduzir a corrente mdia. Assim, a tcnica pulsada em aerossol produzir um arco em aerossol com nveis de corrente mais

baixos que os necessrios para a soldagem em aerossol convencional. A corrente mdia mais baixa possibilita soldar peas de pequena espessura com

transferncia em aerossol usando maiores dimetros de arame que nos outros modos. A tcnica pulsada em aerossol tambm pode ser empregada na soldagem fora de posio de peas de grande espessura [8].

17

Figura 5- esquema de como ocorre a transferncia por spray pulsado

2.12 ARAMES SLIDOS

So arames contnuos e macios, podendo, em alguns casos, como acontece com a maioria dos arames de ao carbono, ser protegidos por uma fina camada de cobre com o objetivo de evitar a oxidao. Arames macios podem ser usados para soldar diversos materiais, tais como: ao ao carbono, aos alta liga, aos ARBL, alumnio, cobre e aos inoxidveis. Diferentemente do que ocorre com o arame tubular, a soldagem de arames macios no produz escria e a proteo da poa de fuso totalmente dependente do gs de proteo [9].

2.13 ARAMES TUBULARES

O arame tubular um eletrodo contnuo de seo transversal tubular, com um invlucro de ao de baixo carbono, ao inoxidvel ou liga de nquel, contendo desoxidantes, formadores de escria e estabilizadores de arco na forma de um fluxo em p [12,13]. Na Figura 6 pode-se observar a diferena entre um arame slido e um tubular.

18

Figura 6 Seo transversal de arames slidos e tubulares.

Os arames tubulares se classificam em rutlicos, bsicos, metlicos (com fluxo metlico), auto protegidos e tubulares para arco submerso [9].

Diferente dos eletrodos revestidos (ER) os arames tubulares podem ser utilizados com gs de proteo como ocorre no MIG/MAG [].

Na soldagem com arames tubulares auto-protegidos se utiliza o mesmo equipamento do MIG/MAG, exceto que no h necessidade de fornecer externamente gs de proteo, pois a queima do eletrodo produz no s gases de proteo como uma escria (de forma similar ao eletrodo revestido, ER). A escria ajuda a melhorar o perfil do cordo de solda e tambm reduz a taxa de resfriamento [7].

Em locais de difcil acesso, onde no vivel a utilizao de gs de proteo, a utilizao de arames tubulares auto-protegidos se mostra como uma boa opo.

A soldagem empregando arames tubulares oferece muitas vantagens em relao ao processo eletrodo revestido. Taxas de deposio mais altas e ciclos de trabalho maiores (devido a que no h troca de eletrodos) significam economia no custo da mo de obra [16].

No processo arame tubular o arco mais largo do que no MIG/MAG e, portanto, as gotas espalham-se e criam uma rea de projeo maior, distribuindo a energia de soldagem de forma mais uniforme. O arco mais largo dos arames tubulares produz uma poa de fuso calma e plana que forma um cordo de solda de aspecto liso e com boa molhabilidade. Essas diferenas tm um efeito significativo na qualidade do metal de solda. Na soldagem com arames slidos, a penetrao estreita e pequena, num formato dediforme (finger), por isso h uma maior risco de defeitos por falta de fuso, vide Figura 7. Um pequeno desalinhamento da tocha pode causar uma falta de fuso numa das laterais de uma junta em ngulo. Na soldagem com arames tubulares, a penetrao tem uma forma mais rasa, porm mais larga, possibilitando uma tolerncia muito maior para desalinhamentos da tocha, com isso, reduz os riscos de defeitos de falta de fuso [16].

19

Monteiro (1999), tambm evidencia que uma outra vantagem do processo arame tubular em relao ao MIG/MAG a quantidade reduzida de respingos, a qual pode ser facilmente

verificada na soldagem com arame rutlico.

Figura 7 Transferncia de gotas de arames slidos/tubulares, Arajo (2004).

2.14 CARACTERSTICAS DO CORDO DE SOLDA

Duas caractersticas do cordo de solda so a altura do reforo e a largura, conforme mostrado na Figura 8. As caractersticas geomtricas do cordo de solda podem ser alteradas em seu tamanho e/ou em sua forma, variando-se os parmetros de soldagem. Na Figura 8 o w a

largura, p a penetrao mxima, h a altura, Ad a rea depositada, Ap a rea de penetrao. A diluio pode ser determinada em funo das reas Ap e Ad, atravs da seguinte

equao [1]:

100% +

=

adapapdiluio (1)

20

Figura 8 - Caractersticas do cordo de solda

2.15 PENETRAO

A penetrao de solda a distncia que a linha de fuso se estende abaixo da superfcie do material sendo soldado, como mostra a Figura 8.

No caso da soldagem em operao a penetrao tem uma importncia extremamente grande uma vez que se a penetrao for muito prxima da espessura do tubo, este ir se romper.

2.16 POROSIDADES

So descontinuidades originadas no metal de solda em funo do aprisionamento de gases ou vapores dissolvidos na poa de fuso durante o processo de solidificao. Este aprisionamento resulta do decrscimo na solubilidade dos gases no metal lquido o durante o resfriamento, ou ainda de reaes qumicas no metal de solda.

Porosidades em metais de solda de aos ao carbono podem ser o resultado de uma excessiva quantidade de gases como monxido de carbono, dixido de carbono, nitrognio,

hidrognio e oxignio na regio da poa de fuso. A presena de monxido de carbono no metal de solda pode surgir tanto da reao entre o oxignio com o carbono contido na poa de fuso

quanto pela reao entre o dixido de carbono e o oxignio [20]. A porosidade reduz a rea til resistente. Alm disso, a porosidade aberta (i.e., aflorando

superfcie) exerce um efeito de concentrador de tenses. Alguns autores e normas sugerem a seguinte classificao para a porosidade de acordo com

sua forma e distribuio. Uniformemente distribuda (uniformly scattered porosity); Agrupada (cluster porosity);

21

Alinhada (aligned porosity); Vermicular ou vermiforme (alongated porosity or worm holes); Esfrica (spherical porosity).

O mecanismo de formao de um poro se baseia na relao velocidade da frente de solidificao versus taxa de separao dos gases/vapores dissolvidos na poa de fuso. Caso a velocidade da frente de solidificao seja maior que a velocidade de desprendimento dos gases/vapores (velocidade de soldagem alta) o poro formado ter a forma esfrica. Por outro lado, se a velocidade da frente for igual a velocidade de desprendimento (velocidade de soldagem mdia) o poro ter a forma vermicular. No haver formao de poro quando a velocidade da frente for inferior de desprendimento (velocidade de soldagem lenta). Uma das condies para o surgimento de porosidade a presena de supersaturao total ou localizada de gs na poa de

fuso [20].

2.17 A CORRENTE DE SOLDAGEM

No processo MIG/MAG a corrente de soldagem est diretamente relacionada velocidade de alimentao do arame (para uma distancia bico de contato e a pea constante).

Quando a velocidade de alimentao do arame alterada, a corrente de soldagem varia no mesmo sentido [13]. Em outras palavras, um aumento (ou diminuio) na velocidade de alimentao do arame causar um aumento (ou diminuio) da corrente de soldagem, como mostra a Figura 9.

Figura 9--Taxa de deposio versus corrente de soldagem

22

A corrente de soldagem um fator de mxima importncia na penetrao. A penetrao da solda diretamente proporcional corrente de soldagem. Um aumento na corrente aumentar

a penetrao da solda e uma diminuio na corrente diminuir a penetrao da solda [19,10].

2.18 TAXA DE DEPOSIO

A taxa de deposio descreve o quanto de metal de adio ser depositado sobre o metal de base com o arco aberto. Como o processo MIG/MAG possui alto rendimento de deposio, apenas uma pequena quantidade de metal de adio ser perdida na forma de respingos. A taxa de deposio para qualquer arame calculada pela Equao [2]:

60

=VaTd (2)

Td a taxa de deposio de arame em Kg/h, Va a velocidade de alimentao do arame

em m/min e a densidade do material do arame em m/kg de arame. Taxa de deposio sinnimo de velocidade de alimentao do arame e determinada

pela corrente aplicada. A Figura 8 mostra a variao da taxa de deposio com a corrente de soldagem [15].

A corrente necessria para alcanar uma determinada taxa de deposio tambm pode ser alterada variando-se a distncia bico pea.

2.19 VELOCIDADE DE SOLDAGEM (VS)

A velocidade de soldagem a relao entre a distncia percorrida pelo arco ao longo da

pea e o tempo gasto para percorr-la. Esse parmetro normalmente expresso em cm/min ou mm/min [13]:

Um aumento na velocidade de soldagem ir propiciar estreitamento do cordo e uma elevao na penetrao, num primeiro instante, e diminuio desta em valores maiores;

Em velocidades muito altas poder ocorrer o surgimento de mordeduras (sulcos no p do cordo) e de trincas de solidificao;

23

O incremento na velocidade de soldagem, mantidos os outros parmetros fixos, acarretar ainda uma reduo no nvel de distoro, tamanho da ZTA e modificao na

microestrutura do metal de solda e ZTA. Velocidades altas de soldagem, pelo efeito de aumento na taxa de resfriamento, tambm

tender a acarretar aumentos nos limites de ruptura e escoamento e uma reduo da elongao.

2.20 DISTNCIA ENTRE O BICO DE CONTATO E O METAL DE BASE (DCP)

A distncia entre o bico de contato e a pea (DCP) a distncia entre o ltimo ponto de contato eltrico, normalmente a extremidade do bico de contato, e a pea de trabalho [13,14]. A Figura 10 mostra esquematicamente a distncia entre o bico de contato e a pea (DCP), o comprimento do eletrodo (quanto ele se projeta para fora do bico de contato) e o comprimento do arco. no comprimento do eletrodo que ocorre o efeito Joule.

A distncia entre o bico de contato e a pea (DCP) afeta a corrente de soldagem necessria para fundir o arame a uma dada velocidade de alimentao de arame, Figura 11 exemplo desta correlao. muito importante que a distncia entre o bico de contato e a pea (DCP) seja mantida constante durante a atividade de soldagem. Tendo em vista o substancial efeito na soldagem, sempre bom registrar no s a corrente e a tenso, mas tambm a velocidade de alimentao do arame [9].

Figura 10

24

Figura 11 Efeito da distncia bico de contato pea na corrente e na taxa de deposio, Houldcroft (1988).

2.21 APORTE TRMICO

O aporte trmico ou energia de soldagem uma funo da energia do arco, velocidade de soldagem e da eficincia trmica do processo.

A maioria dos processos de soldagem por fuso caracterizada pela utilizao de uma fonte de calor intensa e localizada. Esta energia concentrada pode gerar em pequenas regies temperaturas elevadas, altos gradientes trmicos, variaes bruscas de temperatura e,

conseqentemente, extensas variaes de microestrutura e propriedades em um pequeno volume de matria [14].

A microestrutura na regio soldada de acordo com FERRANTE (2002) ocorre basicamente em funo da taxa de resfriamento, que por sua vez depende do aporte trmico, da espessura, condutividade trmica e da composio qumica do metal de base. Portanto para uma dada espessura, condutividade trmica e composio qumica o aporte trmico determina a microenstrutura da regio da solda e, por conseqncia, as caractersticas mecnicas da mesma.

Na soldagem a arco eltrico o aporte trmico (heat input) definido como o calor cedido junta soldada por unidade de comprimento e calculado pela equao [3]:

=Vs

IVH ( 3 )

Onde, H o aporte trmico, V a tenso de soldagem, I a corrente de soldagem, Vs a velocidade de soldagem e a eficincia trmica do processo de soldagem(%), que determinada pela seguinte equao [4].

25

EGET

= ( 4 )

Onde, a eficincia trmica do processo em %, ET a energia transferida para a solda e EG a energia gerada pela fonte.

Na Tabela 1 eficincia trmica dos processos de soldagem mais comuns.

Tabela 1 Eficincia trmica dos principais processos de soldagem

Processo de soldagem

Eficincia Trmica (%)

Laser, Feixe de eltrons 5 - 20

TIG 30 60 Plasma 50 60

MIG/MAG 70 80 Eletrodo revestido 80 90

Arco submerso 90 99

Utilizando a e a velocidade de soldagem em cm/min equao [5].

=Vs

IVH 006,0 (5)

Onde, aporte trmico (H) dado em KJ/cm, a Tenso do arco (V) em volts, a Corrente (I) em A, a eficincia trmica do processo () em % e a Velocidade de soldagem Vs em cm/min.

Aps a soldagem a dissipao de calor ocorre principalmente por conduo na pea das regies de maior temperatura para o restante do metal.

2.22 CICLO TRMICO DE SOLDAGEM E REPARTIO TRMICA

A variao da temperatura em diferentes pontos da pea durante a soldagem pode ser estimada na forma de uma curva denominada ciclo trmico de soldagem. Na Figura 12 mostrado um exemplo de ciclo trmico [14].

26

Se considerarmos o ciclo trmico de cada ponto prximo junta, podemos dizer que a temperatura de pico (Tp) de cada ponto varia com sua distncia ao centro do cordo de solda. Colocando na forma de um grfico as temperaturas de pico contra a distncia ao cordo de solda obtemos uma curva esquemtica semelhante exibida na Figura 13. Esta curva conhecida como repartio trmica.

Um ciclo trmico tpico de soldas a arco consiste de um aquecimento rpido (algumas centenas de graus por segundo) at uma temperatura de pico, seguido por um resfriamento relativamente rpido (algumas dezenas ou poucas centenas de graus por segundo) at a temperatura ambiente, mas depende do material de base, da geometria, da espessura e do fluxo no interior do tubo, por exemplo.

A microestrutura do metal de solda e na ZTA depende muito da taxa de resfriamento que, por sua vez, depende basicamente do aporte trmico do processo utilizado (uma funo da potncia do arco, velocidade de soldagem e da eficincia trmica do processo), da geometria/espessura do corpo de prova, da temperatura inicial e da condutibilidade trmica do material de base. Portanto para uma dada espessura, condutividade trmica e composio qumica, a taxa de resfriamento muito dependente do aporte trmico e no caso de tubos com fluxo interno, a taxa de resfriamento fortemente influenciada pelo fluxo no interior do tubo.

As mudanas microestruturais, causadas pela taxa de resfriamento, afetam diretamente propriedades mecnicas do material de base na zona fundida e na ZTA.

Para reduzi o gradiente de calor muitas vezes se faz um pr-aquecimento do metal de base

e com isso se reduz tambm a taxa de resfriamento, evitando a formao de uma microestrutura na zona fundida e na ZTA muito dura que fragiliza a tubulao, reduzindo a tenacidade e

tornando o problema da contaminao por hidrognio mais critico.

Figura 12-- Ciclo trmico [REFERNCIA?]

27

Figura 13-- Repartio trmica [REFERNCIA?]

3 MATERIAIS E MTODOS

3.1 MATERIAIS EMPREGADOS

O processo de deposio foi executado utilizando uma fonte de soldagem com microprocessadores e multiprocesso da marca IMC, modelo MTE DIGITEC 450. A DIGITEC uma fonte de soldagem transistorizada, com chaveamento aps o secundrio do transformador,

que apresenta as seguintes caractersticas operacionais: corrente nominal de 280 A a 100% do fator de trabalho, dinmica no sinal de corrente (dI/dt) na ordem de 600 A/ms, dinmica no sinal da velocidade de alimentao do arame (dva/dt) de 0 a 6 m/min no intervalo de 46 ms e fator de potncia de 94%.

Para controle da velocidade de soldagem (vs) utilizou-se o sistema de deslocamento automtico da pistola, denominado de TARTLOPE V1, Figura 14.

Figura 14 tartlope V1

28

A monitorao e captura, dos sinais de corrente, tenso e velocidade de alimentao do arame foram feitas a partir do sistema SAP, que utiliza o software comercial OSCILOS, ambos desenvolvidos pelo LABSOLDA/IMC.

Os cordes de solda foram depositados na posio plana sobre chapas de ao carbono de 3 3,2 e 4,8mm e tubos de ao carbono de 3 e 3,2mm durante o levantamento de parmetros e os ensaios propriamente ditos.

Foi utilizado o arame de ao C ER 70S-6 com dimetro de 1,2 mm, com gs de proteo 92% Ar + 8% CO2.

Nas soldas com o processo FCAW usou-se o arame tubular auto-protegido E 71T-11 com dimetro de 1,2 mm.

Para gerar o fluxo de gua e presso no interior do tubo se utilizou uma bomba de gua ligada por uma tubulao flexvel a dois flanges que vedam a entrada e sada de gua do corpo de

prova. Tanto na entrada quanto na sada existe um registro e variando a abertura e fechamento destes foram controladas a presso e a vazo. A presso medida com um manmetro instalado na tubulao de sada da gua imediatamente aps o flange antes do registro. A vazo medida por um medidor de vazo instalado na frente da bancada. Veja na Figura 15 a bancada utilizada.

Figura 15

Nos ensaios foram feitos cordes simples sobre o metal de base com aproximadamente 25 cm de comprimento.

29

3.2 SOLDAS PRELIMINARES EM CHAPAS

Inicialmente, foram realizadas soldas em chapas de ao carbono, para que se tivesse um ajuste preliminar dos principais parmetros de soldagem: tenso de soldagem, corrente de soldagem, distancia bico-pea, velocidade de alimentao do arame, velocidade de soldagem e vazo de gs de proteo. Durante estes testes foram produzidos cordes de solda sobre as chapas de ao carbono variando-se a corrente, a DCP, a velocidade de soldagem, a vazo de gs, at se chegar a parmetros onde a estabilidade do arco fosse adequada, isto , o cordo produzido apresentasse boa molhabilidade e ausncia de defeitos na superfcie.

Desta forma foram definidos os parmetros que seriam utilizados para as soldas nos tubos,

e posteriormente nos tubos simulando as condies de operao. Primeiro se estabeleceram os parmetros para se soldar com o MIG/MAG com

transferncia por curto circuito, em seguida se estabeleceram os parmetros para se soldar com o MIG/MAG com corrente pulsada, na seqncia com o arame tubular auto-protegido com transferncia curto circuito e, por ltimo, com o arame tubular auto-protegido com corrente pulsada.

A soldabilidade do arame tubular auto-protegido com corrente pulsada no se mostrou muito adequada e, por este motivo, com esse processo se utilizou apenas o modo de transferncia por curto circuito nas soldas feitas nos tubos.

Como se desejava verificar se existem desvios oriundos do processo que possam ser incompatveis com a solda em operao, optou-se por reduzir as variantes e se fixou a distancia bico pea em 18 mm e a velocidade de soldagem em 30 cm/min para todas as soldagens.

Os corpos de prova foram cortados transversalmente solda para se analisar a penetrao.

3.3 SOLDAS EM TUBOS SEM PRESSO

Aps o levantamento de parmetros de soldagem foram feitas soldas em tubos sem presso

ou fluxo interno.

Estas soldas foram usadas para confirmar parmetros de soldagem e os corpos de prova foram cortados para se analisar a penetrao ao longo da regio soldada.

30

Os corpos de prova foram cortados de forma transversal para se avaliar a penetrao da solda no inicio, no meio e no final do cordo.

3.4 SOLDAS EM TUBOS COM PRESSO

As soldas em tubos com presso foram feitas variando a presso e a vazo do fluido ( no caso gua), para verificar no s a viabilidade da aplicao, mas tambm realizar a soldagem no caso mais crtico no que diz respeito s trincas a frio.

Nesta etapa foram feitos ensaios com vazes e presses de 80L/min a 2bar, 40L/min a 2bar, 20L/min a 2bar, 20L/min a 5bar e 40L/min a 5bar.

At a concluso deste TCC os ensaios com o arame tubular auto-protegido ainda no ocorreram e, portanto, no sero tratadas no mesmo.

Os corpos de prova foram cortados de forma transversal para se avaliar a penetrao da solda no inicio, no meio e no final do cordo.

4 ANALISE DOS RESULTADOS

As soldas primeiramente foram analisadas quanto ao aspecto superficial, sendo que neste quesito apenas o arame tubular auto-protegido com corrente pulsada que apresentou um cordo descontinuo e com diversas imperfeies e defeitos superficiais, principalmente porosidade

aberta esfrica, vermicular e agrupada. Na Figura 16 exemplo de porosidade agrupada.

Figura 16- porosidade agrupada[20]

Juntando os dados obtidos com o sistema SAP e os obtidos com as macrografias, foi possvel criar grficos da penetrao em funo da corrente para as diversas soldas, nas chapas,

nos tubos e nos tubos com as diferentes presses e vazes.

31

Analisando os grficos gerados individualmente e em conjunto pode-se chegar a certas concluses.

Na Tabela 2 so apresentados os resultados de soldagens com MIG/MAG com curto circuito em tubo com 3,2 mm e na Tabela 3 so apresentados os resultados de soldagens com MIG/MAG com curto circuito em tubo com 4,8 mm.

Na Figura 17 so utilizados os dados das Tabelas 2 e 3 para fazer uma comparao da penetrao em funo da corrente para o MIG/MAG com transferncia por curto circuito usando os mesmos parmetros em tubos com 3,2 e 4,8mm de espessura sem presso e sem vazo.

Tabela 2 MIG/MAG curto circuito em tubo 3,2mm sem presso e vazo Corrente

(A) Veloc.

(cm/min) Tenso

(V) Potencia

(KW) Energia (KJ/cm)

Penetrao (mm)

Largura (mm)

Reforo (mm)

Va (m/min)

T.C

155,4 30 18,8 2,96 5,92 1,92 8,51 2,28 3,8 21 163,3 30 19,3 3,19 6,38 2,53 8,81 2,36 4,1 25 170,2 30 19,8 3,4 6,8 2,43 9,23 2,43 4,5 20 181,1 30 20,3 3,7 7,4 2,44 10,1 2,62 4,9 27 189,6 30 20,5 3,93 7,86 1,95 10,82 2,46 5,3 21 198,1 30 20,8 4,15 8,3 2,54 11,3 2,56 5,7 27 208,1 30 21,2 4,46 8,92 2,56 11,76 2,48 6 23 217,3 30 21,7 4,75 9,5 2,8 12,61 2,77 6,4 40 223,7 30 22,1 4,98 9,96 2,78 13,14 2,76 6,8 23 236,2 30 22,5 5,36 10,72 3,2 - - 7,1 30

Tabela 3 - MIG/MAG curto circuito tubo 4,8mm sem presso e vazo Corrente

(A) Veloc.

(cm/min) Tenso

(V) Potencia


Penetrao (mm)

Largura (mm)

Reforo (mm)

Va (m/min)

T.C

128,3 30 18,2 2,36 4,72 1,25 6,77 2,59 3,3 30 143 30 18,4 2,66 5,32 1,5 7,38 2,54 3,6 30

154,4 30 18,8 2,94 5,88 1,52 8,2 2,5 3,9 30 171,1 30 19,6 3,4 6,8 1,66 8,72 2,74 4,6 30 188,5 30 20,5 3,89 7,78 1,8 9,96 2,82 5,4 30 207,1 30 21,3 4,44 8,88 1,89 10,11 3,01 5,9 30 211,6 30 21,5 4,58 9,16 1,91 10,2 3,22 6,3 30

Ao observar Figura 17 nota-se que para os mesmos parmetros de soldagem em dois tubos com espessura de parede diferente existe uma variao da penetrao da solda. Com isso pode-se dizer que a espessura da parede um fator que influencia muito a penetrao da solda para o

32

MIG/MAG com transferncia por curto circuito, no caso a variao da parede foi de 50 % e a diminuio mdia da penetrao da solda feita ao aumentar a espessura do tubo de 3,2 para

4,8mm foi de 16,6 %. A maior penetrao obtida ao soldar o tubo de menor espessura devida diminuio da transferncia de calor da solda para a pea.

Figura 17 Relao entre a penetrao e a corrente na soldagem MIG/MAG com curto-circuito de tubos com 3,2 e 4,8 mm de espessura

Na Figura 18 so utilizados os dados das Tabelas 2 e 3 para fazer uma comparao da penetrao em funo da energia de soldagem para o MIG/MAG com curto circuito. Nota-se que para uma mesma energia de soldagem o tubo com 3,2mm teve uma maior penetrao, comportamento similar ao que aconteceu na Figura 17, onde para uma mesma corrente a penetrao da chapa de 3,2mm foi maior. A maior penetrao obtida ao soldar o tubo de menor espessura devida diminuio da transferncia de calor da solda para a pea.

33

Figura 18 Relao entre a penetrao e a energia de soldagem na soldagem MIG/MAG com curto-circuito de tubos com 3,2 e 4,8 mm de espessura

Na Tabela 4 so apresentados os resultados de soldagens com MIG/MAG com corrente pulsada na chapa com 3 mm e na Tabela 5 os resultados de soldagens com MIG/MAG com curto circuito na chapa com 3 mm.

Tabela 4 - corrente pulsada na chapa com 3mm Corrente

(A) Veloc.

(cm/min) Tenso

(V) Potencia


Penetrao (mm)

64,2 30 15,7 1,03 2,06 1,29 78,4 30 15,9 1,27 2,54 1,61 96,7 30 17 1,66 3,32 1,73 120,7 30 17,7 2,17 4,34 2,02 129,8 30 18,1 2,38 4,76 2,16 139,7 30 18,4 2,59 5,18 2,69 154,7 30 19,2 3 6 3,07 167,4 30 18,3 3,1 6,2 2,75 172,8 30 18,9 3,3 6,6 2,69 184,1 30 19,5 3,63 7,27 3,05 193,7 30 19,6 3,84 7,68 2,16 206,4 30 20 4,16 8,32 2,33 219,1 30 20,5 4,52 9,04 furou

34

Tabela 5 - curto circuito na chapa com 3mm Corrente

(A) Veloc.

(cm/min) Tenso

(V) Potencia


Penetrao (mm)

160 30 29,4 5,06 10,1 1,24 170 30 28,7 5,22 10,44 2,03 180 30 30,5 5,77 11,54 0,76 190 30 31,1 6,12 12,24 1,33 200 30 32 6,6 13,2 1,33 210 30 32,6 7,01 14,02 3

Na Figura 19 so utilizados os dados das Tabelas 4 e 5 para fazer uma comparao da penetrao em funo da corrente para o MIG/MAG com o curto circuito e com corrente pulsada em chapas de 3 mm. Pode-se observar que para um mesmo valor de corrente mdia, a corrente

pulsada produz uma penetrao menor que a obtida com curto circuito, sendo por isso mais adequado a soldar tubos com paredes finas.

Entretanto, o uso de corrente pulsada gera uma maior variabilidade na penetrao da solda.

Figura 19 Relao entre a penetrao e a corrente na soldagem MIG/MAG pulsado e com curto-circuito

Na Figura 20 so utilizados os dados das Tabelas 4 e 5 para fazer uma comparao da penetrao em funo da energia de soldagem para o MIG/MAG com o curto circuito e com

corrente pulsada em chapas de 3 mm. Ao observar esta Figura nota-se que mesmo com uma

35

energia de soldagem maior, o MIG/MAG pulsado obtm uma penetrao da solda menor que o MIG/MAG com curto circuito.

Figura 20 Relao entre a penetrao e a energia de soldagem na soldagem MIG/MAG pulsado e com curto-circuito

Na Tabela 6 e 7 so apresentados os resultados de soldagens com MIG/MAG pulsado em chapas com 3,2 mm e 4,8 mm, respectivamente.

Tabela 6 - MIG/MAG pulsado em chapas com 3,2 mm Corrente

(A) Veloc.

(cm/min) Tenso

(V) Potencia


Penetrao (mm)

Largura (mm)

Reforo (mm)

Va (m/min)

T.C

140 30 24,7 3,9 7,8 2,43 11,53 1,74 4,1 27 160 30 26,3 4,6 9,2 2,69 12,59 2,27 4,7 27 180 30 28,5 5,4 10,4 2,31 14,38 2,1 5,2 27 200 30 29,7 6,2 12,4 3,2 - - 5,7 27

Tabela 7 MIG/MAG pulsado em chapas com 4,8 mm Corrente

(A) Veloc.

(cm/min) Tenso

(V) Potencia


Penetrao (mm)

Largura (mm)

Reforo (mm)

Va (m/min)

T.C

140 30 26,8 4,2 8,4 1,1 10,23 2,08 4 30 160 30 26,9 4,7 9,4 1,45 11,17 2,14 4,6 27 180 30 28,1 5,4 10,8 1,49 12,63 2,5 5,2 27 200 30 30,5 6,3 12,6 1,21 13,71 2,73 5,7 27 220 30 32,8 7,4 14,8 1,66 14,62 2,56 6,3 27

36

Na Figura 21 so utilizados os dados das Tabelas 6 e 7 para fazer uma comparao da penetrao em funo da corrente para o processo MIG/MAG com transferncia por corrente

pulsada, usando os mesmos parmetros em chapas com 3,2 e 4,8mm de espessura. Assim como foi verificado nas soldagens com curto-circuito, verifica-se aqui que na

soldagem com corrente pulsada pelo processo MIG/MAG a espessura da parede um fator que influi muito na penetrao da solda.

Figura 21 Relao entre a penetrao e a corrente na soldagem MIG/MAG pulsado

Na Figura 22 so utilizados os dados das Tabelas 6 e 7 para fazer uma comparao da penetrao em funo da energia de soldagem para o processo MIG/MAG com transferncia por corrente pulsada, usando os mesmos parmetros em chapas com 3,2 e 4,8 mm de espessura.

Nota-se que para uma mesma energia de soldagem a chapa com 3,2 mm teve uma maior penetrao, comportamento similar ao que aconteceu na Figura 21 onde para uma mesma corrente a penetrao da chapa de 3,2mm foi maior. A maior penetrao obtida ao soldar a chapa de menor espessura devida diminuio da transferncia de calor da solda para a pea.

37

Figura 22 Relao entre a penetrao e a energia de soldagem na soldagem MIG/MAG pulsado

A variao da penetrao de quatro cordes de solda com correntes diferentes, usando corrente pulsada mostrada na Tabela 8 que da origem a Figura 23. Para cada cordo de solda foram retiradas cinco amostras, em torno de 4, 8, 12, 16 e 20 cm do inicio do cordo de solda. Neste grfico percebe-se que dentro de um mesmo cordo de solda a variao na penetrao significativa. A variao mxima, ou seja, a diferena entre a maior penetrao e a menor penetrao para uma mesma corrente foi de 1,25mm e a variao media dos quatro cordes de solda foi de 0,5mm, em um tubo com 3,2mm de espessura.

38

Tabela 8 Corrente

(A) Veloc.

(cm/min) Tenso

(V) Potencia


Penetrao (mm)

Largura (mm)

Reforo (mm)

Va (m/min)

81 30 21,7 2,28 4,56 1,23 6,96 1,87 2,5 81 30 21,7 2,28 4,56 1,17 6,92 2 2,5 81 30 21,7 2,28 4,56 1,12 7 1,89 2,5 81 30 21,7 2,28 4,56 0,83 6,84 1,91 2,5 81 30 21,7 2,28 4,56 1,09 6,93 1,92 2,5

100,5 30 24,4 3 6 2,22 9,87 1,84 2,9 100,5 30 24,4 3 6 1,74 9,85 1,83 2,9 100,5 30 24,4 3 6 1,22 9,37 2,18 2,9 100,5 30 24,4 3 6 2,47 9,8 1,93 2,9 100,5 30 24,4 3 6 1,91 9,72 1,94 2,9 120,2 30 26,4 3,73 7,46 1,42 8,73 2,04 3,5 120,2 30 26,4 3,73 7,46 1,48 8,21 1,89 3,5 120,2 30 26,4 3,73 7,46 1,97 9,33 1,77 3,5 120,2 30 26,4 3,73 7,46 1,75 8,53 1,82 3,5 120,2 30 26,4 3,73 7,46 1,66 8,7 1,88 3,5 140,3 30 27,1 4,35 8,7 1,62 11,67 2,01 4 140,3 30 27,1 4,35 8,7 1,97 11,32 2,14 4 140,3 30 27,1 4,35 8,7 1,89 11,28 1,95 4 140,3 30 27,1 4,35 8,7 2,12 11,88 1,84 4 140,3 30 27,1 4,35 8,7 1,9 11,54 1,98 4 160 30 29,2 5,11 10,22 3,2 - - -

Figura 23 variao da penetrao no cordo

39

Nas Tabelas 9 e 10 so apresentados os resultados das soldagens com arame tubular auto-protegido com curto circuito em chapas de 3,2 e 4,8 mm, respectivamente.

Na Figura 24 so utilizados os dados das Tabelas 9 e 10 para fazer uma comparao da penetrao em funo da corrente para o processo com arame tubular auto-protegido soldado em chapas de 3,2 e 4,8mm com curto circuito.

Tabela 9 - arame tubular auto-protegido com curto circuito em chapas de 3,2 mm Corrente

(A) Veloc.

(cm/min) Tenso

(V) Potencia


Penetrao (mm)

74,6 30 16,0 1,11 2,22 0,78 88,2 30 16,3 1,33 2,66 1,03 101,5 30 16,5 1,53 3,06 1,1 121,1 30 17,0 1,87 3,74 1,12 130,8 30 17,7 2,17 4,34 1,16 140 30 18,2 2,23 4,46 1,28

159,7 30 19,0 2,76 5,52 1,79 168,3 30 19,5 2,92 5,84 2 181,4 30 20,0 3,25 6,5 2,17 176,6 30 20,5 3,39 6,78 2 190,3 30 21,0 3,74 7,48 3,2

Tabela 10 - arame tubular auto-protegido com curto circuito em chapas de 4,8 mm Corrente

(A) Veloc.

(cm/min) Tenso

(V) Potencia


Penetrao (mm)

123,8 30 16,5 2,04 4,08 1,43 139,9 30 17,7 2,47 4,94 1,47 158,1 30 18,6 2,97 5,94 1,51 170,8 30 18,8 3,14 6,28 1,75 190,1 30 19,6 3,72 7,44 1,79 209,1 30 20 4,19 8,38 2,14 211,5 30 20,6 4,36 8,72 2,58

40

Figura 24 Relao entre a penetrao e a corrente na soldagem FACW com curto-circuito

Observando este grfico fica claro que na soldagem pelo processo arame tubular auto-protegido com transferncia por curto circuito a variao da espessura no influi de forma

significativa a penetrao da solda. As retas ajustadas aos pontos experimentais quase que se sobrepem, bem diferente do que ocorreu com o MIG/MAG (Figura 17).

Os resultados vistos na Figura 24 referentes penetrao so muito bons para sua aplicao na soldagem em operao, mas nas macrografias observa-se a incidncia de poros e inclusive um poro vermicular ao longo de quase todo comprimento do cordo, nas soldagens com

correntes mais elevadas. Como j descrito na reviso bibliogrfica, uma das condies para o surgimento de

porosidade a presena de supersaturao total ou localizada de gases na poa de fuso. tambm descrito que a formao de poros est ligada relao entre a velocidade da frente de solidificao e a taxa de separao dos gases dissolvidos na poa de fuso frente de solidificao, com isso o poro ter a forma vermicular se a velocidade da frente de solidificao for igual velocidade de desprendimento dos gases.

Isso leva ao entendimento, que em correntes mais elevadas est ocorrendo a supersaturao total ou localizada de gases na poa de fuso e a forma vermicular dos poros indica que a velocidade da frente de solidificao muito semelhante velocidade de

41

desprendimento dos gases. Segundo esta analise uma reduo na velocidade de soldagem evitaria a formao de poros.

Contudo a formao de poros ocorre apenas nas correntes mais elevadas. Este fato indica que em correntes de soldagem menores no ocorre a supersaturao total ou localizada de gases na poa de fuso e uma possvel explicao para isso pode estar relacionada ao fato que com o aumento da corrente de soldagem ocorre um aumento da taxa de alimentao do arame tubular auto-protegido e como com o arame auto-protegido a proteo da solda gerada pela queima do revestimento do arame, com uma maior taxa de alimentao do arame ocorre uma maior formao de fumos e gases, que podem ser os responsveis pela supersaturao de gases na poa de fuso.

Uma forma de avaliar se a formao de poros esta relacionada taxa de alimentao, seria em vez de manter constante a velocidade de soldagem, manter constante um volume depositado

por unidade de comprimento de solda. Nas macrografias para medio da penetrao observou-se que com o arame tubular o

perfil da penetrao bastante suave, sem a formao de uma unha profunda na parte central, como ocorre no MIG/MAG.

Na Tabela 11 so apresentados os resultados das soldagens MIG/MAG pulsado em chapa com 3,2 mm de espessura.

Tabela 11 - MIG/MAG pulsado em chapa com 3,2 mm Corrente

(A) Veloc.

(cm/min) Tenso

(V) Potencia


Penetrao (mm)

Largura (mm)

Reforo (mm)

Va (m/min)

81 30 21,7 2,28 4,56 1,09 6,93 1,92 2,5 100,5 30 24,4 3 6 1,91 9,72 1,94 2,9 120,2 30 26,4 3,73 7,46 1,66 8,7 1,88 3,5 140,3 30 27,1 4,35 8,7 1,9 11,54 1,98 4 160 30 29,2 5,11 10,22 3,2 - - -

Na Figura 25 so utilizados os dados das Tabelas 11 e 9 para fazer uma comparao da penetrao em funo da corrente para o MIG/MAG com corrente pulsada e o arame tubular auto-protegido com curto circuito.

Ao observar o Figura 25 se percebe que o arame tubular auto-protegido (FCAW) produz uma penetrao menor para uma mesma corrente em relao ao MIG/MAG pulsado e com uma

42

variao da penetrao menor. Ambas caractersticas so vantajosas para a aplicao desse processo na soldagem em operao.

Figura 25 Relao entre a penetrao e a corrente na soldagem MIG/MAG pulsado e FCAW com curto-circuito em chapas de 3,2mm

Na Figura 26 so utilizados novamente os dados das Tabelas 11 e 9 para fazer uma comparao da penetrao em funo da energia de soldagem para o MIG/MAG com corrente pulsada e o arame tubular auto-protegido com curto circuito. Nota-se neste caso que com o arame tubular auto-protegido a perfurao da chapa de 3,2mm ocorre com uma energia de soldagem menor que com o MIG/MAG pulsado, ao contrario do que ocorre na Figura 25 na comparao da penetrao em funo da corrente.

43

Figura 26 Relao entre a penetrao e a energia de soldagem na soldagem MIG/MAG pulsado e FCAW com curto circuito em chapas de 3,2mm

Nas Tabelas 12 e 13 so apresentados os resultados das soldagens com arame tubular auto-protegido em tubo de 3,2 mm com transferncia por corrente pulsada e curto circuito, respectivamente.

Tabela 12 - arame tubular auto-protegido em tubo de 3,2 mm pulsado Corrente

(A) Veloc.

(cm/min) Tenso

(V) Potencia


Penetrao (mm)

120 30 24,6 3,42 6,84 1,67 130 30 23,9 3,58 7,16 1,93

140,9 30 25 3,99 7,98 2,13 142 30 24 3,89 7,78 2,68

142,5 30 23,2 3,7 7,4 2,42 150,4 30 25,4 4,23 8,46 2,57 151 30 23,4 4,09 8,18 2,18 155 30 22,8 3,91 7,82 2,74 160 30 27,5 4,85 9,7 2,71

161,7 30 23,9 4,24 8,48 2,2 170 30 25,2 4,65 9,3 2,73 173 30 21,9 4,21 8,42 2,74 180 30 25,6 4,96 9,92 2,91 181 30 24 4,68 9,36 2,79 182 30 22,8 4,52 9,04 2,86 191 30 24,4 4,97 9,94 3,2

44

Tabela 13 - arame tubular auto-protegido em tubo de 3,2 mm curto circuito Corrente

(A) Veloc.

(cm/min) Tenso

(V) Potencia


Penetrao (mm)

154,2 30 18,3 2,82 5,64 1,65 163,3 30 18,6 3,03 6,06 1,98 174,5 30 19 3,32 6,64 2,02 182 30 19,8 3,6 7,2 2,32 194 30 20,8 4,03 8,06 2,56

206,9 30 20,7 4,28 8,56 2,65 212,8 30 20,9 4,45 8,9 2,89 227,1 30 21 4,75 9,5 3,2

Na Figura 27 so utilizados os dados das Tabelas 12 e 13 para fazer uma comparao da penetrao em funo da corrente entre o arame tubular auto-protegido com curto circuito e com corrente pulsada, a partir dos resultados obtidos nas soldagens em um tubo com 3,2 mm. Observa-se que com o curto circuito a penetrao menor em relao a penetrao usando corrente pulsada e a perfurao ocorre com valores de corrente muito maiores, o que vantajoso para sua aplicao na soldagem em operao. Alm disso, a disperso dos valores menor, o que significa que o processo aplicado com curto-circuito menos sensvel a variaes nas condies de soldagem. Com o MIG/MAG a disperso da penetrao foi maior com corrente pulsada que

com o curto circuito (veja a Figura 19), o que se assemelha ao que aconteceu com o arame tubular auto-protegido, mas no caso do arame tubular auto-protegido a penetrao foi menor com

o curto circuito.

45

Figura 27 Relao entre a penetrao e a corrente na soldagem FCAW pulsado e com curto-circuito

Na Figura 28 so utilizados novamente os dados das Tabelas 12 e 13 para fazer uma comparao da penetrao em funo da energia de soldagem ao soldar pelo processo arame tubular auto-protegido com curto circuito e com corrente pulsada tubos de 3,2 mm de espessura. Nesta Figura nota-se que a solda com o arame tubular (FCAW) auto-protegido com curto circuito teve uma maior penetrao para uma mesma energia de soldagem.

Figura 28 Relao entre a penetrao e a energia de soldagem na soldagem FCAW pulsado e com curto circuito

46

A variao da penetrao ao longo cordo depositado usando o arame tubular auto-protegido com curto circuito mostrada na Tabela 14 que da origem a Figura 29. Para cada cordo de solda foram retiradas cinco amostras, em torno de 4, 8, 12, 16 e 20 cm do inicio do cordo de solda. Para cada cordo, depositado com uma certa corrente, foram calculados os valores mdios e os desvios padro da penetrao. Observa-se na Tabela 15 que os desvios padres foram bastante pequenos, exceto para as correntes mais elevadas.

Tabela 14 Corrente

(A) Veloc.

(cm/min) Tenso

(V) Potencia


Penetrao (mm)

Penetrao media (mm)

Desvio padro da penetrao

154,2 30 18,3 2,82 5,64 1,73 154,2 30 18,3 2,82 5,64 1,57 154,2 30 18,3 2,82 5,64 1,68 154,2 30 18,3 2,82 5,64 1,71 154,2 30 18,3 2,82 5,64 1,65

1,67 0,06

163,3 30 18,6 3,03 6,06 1,99 163,3 30 18,6 3,03 6,06 1,97 163,3 30 18,6 3,03 6,06 1,98 163,3 30 18,6 3,03 6,06 1,99 163,3 30 18,6 3,03 6,06 1,98

1,98 0,007

174,5 30 19 3,32 6,64 2,01 174,5 30 19 3,32 6,64 2,03 174,5 30 19 3,32 6,64 2,02 174,5 30 19 3,32 6,64 2,01 174,5 30 19 3,32 6,64 2,02

2,02 0,07

182 30 19,8 3,6 7,2 2,48 182 30 19,8 3,6 7,2 2,44 182 30 19,8 3,6 7,2 2,37 182 30 19,8 3,6 7,2 2,15 182 30 19,8 3,6 7,2 2,32

2,35 0,12

194 30 20,8 4,03 8,06 2,42 194 30 20,8 4,03 8,06 2,71 194 30 20,8 4,03 8,06 2,52 194 30 20,8 4,03 8,06 2,46 194 30 20,8 4,03 8,06 2,56

2,53 0,11

47

Nota-se na Figura 29 que o cordo bem homogneo e com poucas variaes de penetrao ao longo do cordo de solda, sendo que nenhuma delas muito significativa, bem

diferente do que ocorre com o MIG/MAG pulsado. Esta estabilidade na penetrao que o arame tubular auto-protegido demonstra muito importante quando se solda tubos com pequena espessura onde uma variao de poucos milmetros na penetrao pode ser catastrfica.

Figura 29 variao da penetrao no cordo

Na Tabela 15 so apresentados os resultados das soldagens com MIG/MAG pulsado em um tubo com 3 mm de espessura com vazo de 20 l/min e 2 bar de presso e na Tabela 16 os resultados das soldagens com MIG/MAG pulsado em um tubo com 3 mm de espessura com vazo de 20 l/min e 5 bar de presso.

Tabela 15 MIG/MAG tubo com 3 mm,com vazo de 20 l/min e 2 bar de presso Corrente

(A) Veloc.

(cm/min) Tenso

(V) Potencia


Penetrao (mm)

Largura (mm)

160 30 33,7 5,7 11,4 0,68 24 170 30 33,4 5,93 11,86 0,78 29 180 30 30,7 5,81 11,62 0,84 33 190 30 31 6,14 12,28 1,35 34 200 30 30,2 6,25 12,5 3 36

48

Tabela 16 MIG/MAG tubo com 3mm, com vazo de 20 l/min e 5 bar de presso Corrente

(A) Veloc.

(cm/min) Tenso

(V) Potencia


Penetrao (mm)

T.C

160 30 28,9 5,12 10,24 0,77 30 170 30 29,7 5,37 10,74 0,93 31 172 30 29,6 5,42 10,84 1,03 42 180 30 31,4 5,92 11,84 1,06 34 190 30 31,8 6,26 12,52 3 36

Nas Figuras 30 e 31 pode ser observado como a presso influi sobre a penetrao para o processo MIG/MAG pulsado em tubos com 3 mm de parede. Na Figura 30 so utilizados os

dados das Tabelas 15 e 16 para fazer uma comparao da penetrao em funo da corrente para duas soldas feitas em um tubo de 3 mm com 20 l/min de vazo e com presses de 2 e 5 bar, Nota-se que, a penetrao no influenciada pela presso, embora que ao aumentar a presso interna, a perfurao do tubo ocorra com uma corrente menor. Isto pode ser explicado pelo fato de que quando se aumenta a presso, a espessura remanescente (isto , a diferena entre a espessura do tubo e a penetrao) deve ser maior, para agentar os maiores esforos induzidos por essa maior presso e, portanto, a penetrao (e a corrente) permitida menor.


49

Na Tabela 17 so apresentados os resultados das soldagens com MIG/MAG pulsado em um tubo com 3 mm de espessura com vazo de 40 l/min e 2 bar de presso e na Tabela 18 os

resultados das soldagens com MIG/MAG pulsado em um tubo com 3 mm de espessura com vazo de 40 l/min e 5 bar de presso.

Tabela 17 MIG/MAG tubo com 3 mm, com vazo de 40 l/min e 2 bar de presso Corrente

(A) Veloc.

(cm/min) Tenso

(V) Potencia


Penetrao (mm)

T.C

160 30 29,8 5,1 10,2 0,7 28 170 30 28,8 5,19 10,38 1,35 35 180 30 31,8 6 12 0,74 38 190 30 31,1 6,14 12,28 0,97 40 200 30 33,9 6,94 13,88 1,74 42 210 30 33,2 7,1 14,2 0,91 43 220 30 35,2 7,81 15,62 3 45

Tabela 18 - MIG/MAG tubo com 3 mm, com vazo de 40 l/min e 5 bar de presso Corrente

(A) Veloc.

(cm/min) Tenso

(V) Potencia


Penetrao (mm)

T.C

160 30 29,2 5,03 10,06 0,83 27 170 30 29,5 5,34 10,68 1,04 30 180 30 30,3 5,74 11,48 0,96 40 181 30 31,9 6,02 12,04 0,95 45 190 30 30,5 6,03 12,06 1,06 38 200 30 31,3 6,45 12,9 3 40

Na Figura 31 so utilizados os dados das Tabelas 17 e 18 para fazer uma comparao da penetrao em funo da corrente para duas soldas feias em um tubo de 3 mm com vazo de 40 l/min e com presses de 2 e 5 bar. Nota-se que, a penetrao no influenciada pela presso, embora que ao aumentar a presso interna, a perfurao do tubo ocorra com uma corrente menor como ilustrado na no Figura 30.

50


Na Tabela 19 so apresentados os resultados das soldagens com MIG/MAG pulsado em um tubo com 3,2 mm de espessura com vazo de 40 l/min e 2 bar de presso.

Tabela 19 - tubo com 3,2 mm de espessura com vazo de 40 l/min e 2 bar de presso Corrente

(A) Veloc.

(cm/min) Tenso

(V) Potencia


Penetrao (mm)

Espessura (mm)

T.C

191 30 31,4 6,27 12,54 0,53 3,51 38 210 30 30,5 6,58 13,16 0,66 3,09 40 231 30 33,4 7,79 15,58 1,23 3,49 43 250 30 33,7 8,55 17,1 1,09 3,44 33 275 30 36,4 10,09 20,18 3,01 3,01 40

Nas Figuras 30 e 31 so mostrados Grficos que nos levam a concluir que a presso interna do tubo no influencia a penetrao da solda de forma significativa. Na Figura 32 Relao

entre a penetrao e a corrente na soldagem MIG/MAG pulsado so utilizados os dados das Tabelas 17 e 19 para fazer uma comparao da influencia da variao da espessura da parede do tubo na penetrao da solda no processo MIG/MAG pulsado com uma vazo de 40 l/min, 2 bar de presso e com espessura de 3 e 3,2 mm. Nota-se na Figura 32 que com a mesma vazo e presso a espessura da parede do tubo influencia fortemente a penetrao para uma mesma

51

corrente de soldagem. Na Tabela 19 foi feita a medio da parede do tubo durante as macrografias devido a forte influencia da espessura na penetrao.


Na Tabela 20 so apresentados os resultados das soldagens com MIG/MAG pulsado em um tubo com 3mm de espessura com vazo de 80 l/min e 2 bar de presso.

Tabela 20 - tubo com 3mm de espessura com vazo de 80 l/min e 2 bar de presso Corrente

(A) Veloc.

(cm/min) Tenso

(V) Potencia


Penetrao (mm)

T.C

160 30 29,8 5,04 10,14 1,01 45 170 30 28,8 5,11 10,22 0,8 50 180 30 31,4 5,86 11,72 1,5 56 190 30 31,8 6,19 12,38 1,03 58 200 30 33,6 6,86 13,72 0,6 35 209 30 30,3 6,44 12,88 1,22 65 210 30 33 7,07 14,14 0,57 41 220 30 36 7,95 15,9 0,91 46 230 30 34,9 8,1 16,2 3 49 230 30 33,5 7,66 15,32 3 58

52

Nas Figuras 33 e 34 so mostrados Grficos que nos permitem observa a influencia da vazo na penetrao da solda no processo MIG/MAG pulsado com a presso constante.

Na Figura 33 so utilizados os dados das Tabelas 15, 17 e 20 para fazer uma comparao da penetrao em funo da corrente para trs soldas feitas com o processo MIG/MAG pulsado em um tubo com 3 mm de espessura, 2 bar de presso e com vazes de 20 l/min, 40 L/min e 80 l/min. Nota-se que, embora a penetrao no dependa da vazo do fluido, ao aumentar a vazo a corrente necessria para perfurar o tubo aumenta.

Neste grfico nota-se uma certa disperso dos dados que fazem com que a reta tendncia dos dados da solda com 20 l/min de vazo com 2 bar de presso fique mais inclinada que as demais, mas isto no indica variao da penetrao.


Na Figura 34 so utilizados os dados das Tabelas 16 e 18 para fazer uma comparao da penetrao em funo da corrente para duas soldas feitas com o processo MIG/MAG pulsado em

um tubo com 3 mm com 5 bar de presso e vazes de 20 l/min e 40 l/min. Nota-se novamente que, embora a penetrao no dependa da vazo do fluido, ao aumentar a vazo a corrente

necessria para perfurar aumenta.

53


54

CONCLUSES

- Quando havia fluxo interno no tubo sendo soldado, cerca de 2 minutos aps a soldagem o tubo podia ser tocado com a mo, devido a que o fluido drena calor da solda e impe uma taxa de resfriamento elevada. Mesmo com altas taxas de resfriamento, no ocorreu trincas a frio. - O pior caso quanto perfurao ocorre quando se trabalha com maior presso do fluido no interior do tubo porque, apesar da presso no influenciar na penetrao da solda, ela faz com que esta se rompa com correntes menores, o que da uma margem de segurana muito pequena. - O processo MIG/MAG produz grande variao da penetrao ao longo do cordo de solda, o que pode inviabilizar sua utilizao em soldagens em operao.

- O processo MIG/MAG apresentou uma variao significativa da penetrao em funo da variao da espessura da parede do tubo, o que no caso da soldagem em operao pode ser

catastrfico, uma vez que variaes na espessura ocorrem constantemente e em tubulaes antigas que sofreram desgaste este problema pode causar srios riscos de segurana. Nos experimentos realizados em tubos com 3 mm e 3,2 mm de espessura, constatou-se que essa pequena diferena de espessura ( 0,2 mm) resulta numa variao significativa na penetrao da solda ao se soldar com o processo MIG/MAG. - O processo arame tubular auto-protegido gera uma penetrao bastante uniforme ao longo do cordo de solda e o perfil de penetrao mais suave que no MIG/MAG, em que o perfil tem o formato de unha, com uma penetrao acentuada na parte central do cordo. Alm disso, com o

processo arame tubular auto-protegido a penetrao no significativamente influenciada pela espessura da parede do tubo, o que faz este processo mais adequado para garantir a segurana na

soldagem em operao. - Nos cordes de solda obtidos pelo processo arame tubular com correntes mais elevadas, houve maior incidncia de poros e inclusive uma porosidade vermicular ao longo de quase todo

comprimento do cordo. Como j comentado a formao de poros esta ligada relao velocidade da frente de solidificao versus taxa de separao dos gases dissolvidos na poa de

fuso frente de solidificao, sendo que o poro ter a forma vermicular se a velocidade da frente de solidificao for igual velocidade de desprendimento dos gases/vapores. No caso a supersaturao total ou localizada de gases/vapores na poa de fuso ocorre apenas em correntes mais elevadas, o que leva a concluso que em correntes de soldagem menores no ocorre a

55

supersaturao total ou localizada de gases na poa de fuso e uma possvel explicao para isso pode estar relacionada ao fato que com o aumento da corrente de soldagem e, portanto, da

velocidade de alimentao do arame, a quantidade de fumos e gases gerados pela queima do fluxo interno pode ser a responsvel pela supersaturao de gases na poa de fuso.

56

5 BIBLIOGRAFIA

1. Norma Petrobras n 2163 Soldagem e Trepanao em Equipamentos Tubulaes e Dutos em Operao. 2002, 43 pginas.

2. Norma API 1104 Welding of Pipelines and Related Facilities, 19 Edio, 1999, 57 pginas.

3. Norma API Recommended Practice 2201, Safe Hot Tapping Practices in the Petroleum & Petrochemical Industries, 5 Edio, 2003, 27 pginas.

4. Norma internacional BSI BS 6990 Code of Practice for Welding on Steel Pipes Containing Process Fluids or Their Residuals, 1989, 24 pginas.

5. Norma internacional CSA Z662- Oil and Gas Pipeline Systems Canadian Standards, 2003, 427 pginas.

6. Bruce, W. Welding onto in-service thin-wall pipelines. 7. Bruce, W.A., Dorling, D.V. PRCI thermal analysis model for hot tap welding and other

recent advances in in-service welding technology. 8. Paes, M.T.P., Pope, A.M., Filho, B.S.G., Teixeira, J.C.G. Procedimento para a soldagem

de dutos e tubulaes industriais em operao. Relatrio Tcnico Petrobrs. Rio de Janeiro, 2000.

9. Silva, A.C. Reparo por deposio de solda aplicada a tubulaes de petrleo e gs em servio com pequena espessura remanescente, Dissertao de Mestrado, UFSC, Florianpolis, 2004.

10. Santos, L.A. Conduo de Calor na Soldagem com Pulsao Trmica, Tese de Doutorado, UFSC, Florianpolis, 2001.

11. Joaquim, Eng Roberto. Artigo Processo de Soldagem por Arame Tubular. Disponvel em www.infosolda.com.br, acessado em 06/2010

12. Ferreira, F. ArtigoGas metal Arc Welding. Disponvel em www.infosolda.com.br, acessado em 06/2010.

13. Lima, E. G., Andrade W. C., Cobaxo R., Reis L. P. S., Ferreira F. J., Barbosa R. P. Artigo, Estudo Da Influncia Dos Parmetros De Soldagem Do Processo Eletrodo Tubular Na Dureza Da Zta De Um Ao CrMo, Disponvel em www.infosolda.com.br, acessado em 06/2010.

14. Bracarense A. Q., Soragi C. Parametrizao Para Soldagem Orbital Robotizada De Tubos Com Arame Tubular.

15. Botinelly D. A., Ferreira M. L. R., Freire I. J. Estudo Comparativo dos processos de soldagem: eletrodo revestido e arame tubular, VI Seminrio Fluminense de Engenharia Niteri, RJ, Brasil, 19-22 de outubro de 200.

16. Moreira A. F., Gallego J., Tokimatsu R. C., Yamakami W. J. Caracterizao De Revestimentos Soldados Com Arame Tubular Aws E309lt-1 Em Funo Da Adio De Co2 No Gs De Proteo,17 CBECIMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Cincia dos Materiais, 15 a 19 de Novembro de 2006, Foz do Iguau, PR, Brasil.

17. Ramalho J. P.,Gimenes L. Soldagem por eletrodo revestido. Disponvel em www.infosolda.com.br, acessado em 06/2010.

18. Modenesi, P. J. Efeitos Mecnicos do Ciclo Trmico, Dissertao de Mestrado, UFMG, 2008

57

19. Palacos, A. M. Uso de Tcnicas de Termogrfica Para Deteco de Descontinuidades no Processo GTAW Atravs do Monitoramento da Poa de Fuso, Dissertao de Mestrado, UBFT, Braslia 2010.

20. Pereira, A. S., Barra, S. R. Descontinuidades Em Soldagem, Trabalho de pesquisa, UFSC, Florianpolis 1999, publicado no site da UfSC.

21. Carvalho, R. S. Desenvolvimento de Sistema Robtico Integrado para Automatizao da Soldagem na Indstria Naval, Relatrio Tcnico Parcial 1, UFSC, Florianpolis 2010.

22. Moreira, A. F. Influncia da atmosfera protetora no cordo de solda obtido atravs dos processos de soldagem GMAW e FCAW, dissertao de mestrado UNESP, Ilha Solteira 2008.

Documents

Arquivo 316-Rafael Perez Hohn