5.2 Processo GMAW curto-circuito convencional
5.2.3 Critérios de aceitabilidade
5.2.3.1 Análise visual
Inicialmente avaliou-se a qualidade superficial dos cordões para detectar e analisar visualmente a possível presença de descontinuidades, tanto para o passe de raiz, como para o passe de enchimento.
Os cordões selecionados para macrografia, deveriam ser aqueles que obtivessem resposta em corrente eficaz para o passe de enchimento maiores que 177 A (valor encontrado por Scotti et al. (2013)), de aproximadamente 217A (valor encontrado em testes preliminares e maiores que encontrado por Scotti et al. (2013)) para o passe de raiz e com
10 mm
10 mm
10 mm
qualidade superficial aceitável pela API 1104 (2010). Entretanto, apenas foi possível obter cordões sem escorrimentos, mordeduras, falta de penetração, trincas e porosidades externas com correntes entre 168 A e 172 A para o passe de enchimento, já para o passe de raiz atingiu-se o valor esperado de aproximadamente 217 A para todos os cordões.
Os valores de corrente para o passe de enchimento são menores do que os encontrados por Scotti et al. (2013), nos quais apresentaram falta de fusão lateral em análises macrográficas. Já o valor de corrente eficaz para o passe de raiz é maior do que os encontrados por Scotti et al. (2013).
Não foi possível completar a execução do cordão para a maioria dos conjuntos de parâmetros propostos na Tabela 28 em função de perfuração do passe de raiz, que pode ser notada no Teste 8 do enchimento (Figura 95), e escorrimentos observados nos Testes 1, 2, 4, 5, 7, 9 e 10, com tensão de referência de 18,0 V. Nos Testes 3 e 6 conseguiu-se completar o cordão, mas houve o aparecimento do “humping”. As soldas em que ocorreram escorrimentos e “humping” foram completadas, mas descartadas.
Destaca-se que o chanfro utilizado é atípico e tem um menor volume a ser preenchido em comparação ao ângulo mínimo de 45º normalmente requerido para a soldagem GMAW, destacando-se que este ângulo é frequentemente ao redor de 60º, o que aumenta o grau de dificuldade ao conter o escorrimento.
Os cordões selecionados e consideravelmente aceitáveis à primeira vista foram os executados com tensão referência de 17,0 V, sendo representados na Tabela 28 pelos Testes 11, 12, 13 e 14. Os Testes 11, 12 e 13 foram examinados macrograficamente, pois, à primeira vista estão em conformidade com a API 1104 (2010).
Em geral, os passes de raiz apresentaram boa penetração para o parâmetro do selecionado no Teste 7 (Tabela 25) e que pode ser visto na Figura 89 e Figura 90. As soldas estão mais propícias a defeitos, principalmente na posição vertical e sobrecabeça para o passe de enchimento, decorrente da maior tendência ao escorrimento do metal fundindo.
5.2.3.2 Análise macrográfica dos cordões: processo convencional
A Figura 98 apresenta as macrografias dos cordões de solda para os Testes 11, 12 e 13 do enchimento. Deve-se ressaltar que as imperfeições ou defeitos foram denominados como “A” para falta de fusão entre passes, “B” para a presença de poros, “C” para falta de fusão lateral entre metal de adição e metal base e “D” para falta de fusão entre passes e lateral. As dimensões das seções transversais foram analisadas em programa de tratamento de imagem (ImageJ).
Processo Posição
12 horas 15 horas 18 horas
(Teste 11) CNV23 (Teste 12) CNV24 (Teste 13) CNV27
Figura 98. Macrografias dos cordões de solda para o processo convencional (espessura da chapa: 8,0 mm)
De acordo com a API 1104 (2010), falta de fusão deve ser considerada um defeito quando seu comprimento exceder a 25 mm ou quando o somatório de todas as ocorrências superar os 25 mm (ou 8%) ao longo de uma solda com 300 mm. Para a falta de fusão entre passes ser considerada um defeito o comprimento de uma indicação individual deve exceder em 50 mm ou o comprimento total das indicações em 300 mm do cordão de solda superar em 50 mm ou ainda o comprimento total de indicações ultrapassar 27 mm do comprimento da solda. Assim, é necessário realizar ensaio por ultrassom para verificar a extensão da falta de fusão.
Destaca-se que o objetivo do trabalho é levantar condições paramétricas apropriadas sem a existência de defeitos. Assim, poder-se-ia realizar ensaios de ultrassom, mas haveria maiores custos, desnecessários neste momento, pois o objetivo não é uma pura qualificação, mas sim a avaliação/estudo dos processos. Portanto, será considerado um defeito em todas as macrografias que apresentarem falta de fusão lateral ou entre passes, independente da sua extensão, sendo o cordão de solda descartado.
A
B
B
B
A
A
A
A
A
C
D
D
D
A
A
B
B
B
A
A
Avaliando-se as macrografias obtidas para o Teste 11, observa-se defeitos de falta de fusão entre passes na posição plana e na posição vertical. Na posição vertical também é verificado falta de fusão lateral. Para a posição sobrecabeça constata-se a presença de 4 poros.
Entretanto como descrito no Item 9.3.9.2 da API 1104 (2010) e observado na Tabela 3, a porosidade não pode exceder individualmente a 3 mm. Neste caso, percebe-se visualmente e por meio de mensuração que os poros em questão não possuem dimensão individual maior que 3 mm, não sendo portanto considerado um defeito para esta seção transversal. A maior dimensão encontrada com o auxílio do software de tratamento de imagem é de 0,60 mm. Conforme Item 9.3.9.2c da API 1104 (2010), a distribuição da porosidade dispersa não pode exceder a concentração indicada nas Figuras 19 e 20 da API 1104 (2010) e neste caso é necessário a utilização de ensaios por ultrassom, o que, mais uma vez, não é o foco desta pesquisa.
O Teste 12, apresenta falta de fusão entre passes nas três posições e constata-se a presença de poros na posição vertical. Nota-se também que a posição vertical possui o aspecto achatado, ou seja, com maior largura. Por meio de mensuração no software de tratamento de imagem, certifica-se que nenhum dos poros do Teste 12 possuem dimensão individual maior que 3 mm, não sendo portanto, considerado um defeito para esta seção transversal. A maior dimensão encontrada com o auxílio do software é de 0,85 mm.
O Teste 13, apresenta falta de fusão entre passes e lateral e também a presença de um poro na posição plana. Este poro possui dimensão de 0,4 mm e está conforme a API 1104 (2010). A falta de fusão entre passes está presente na posição vertical e sobrecabeça e além disso a posição sobrecabeça apresenta falta de fusão lateral. Observa-se que há o desalinhamento da junta na posição sobrecabeça o que pode ter agravado a falta de fusão nesta posição.
Partindo da premissa que para o ensaio de enchimento é necessária uma corrente eficaz maior que 177 A, além do grande número de falta de fusão existentes nos testes anteriores e aliado a isso do Teste 14 possuir o mesmo parâmetro do Teste 13, o Teste 14 não foi analisado macrograficamente. Portanto, mesmo inclinando a tocha 15 graus (Teste 13) não se conseguiu sanar o problema.
Nenhum dos passes de raiz apresentou falta de fusão lateral, validando os parâmetros que foram determinados nos ensaios preliminares. Destaca-se também que todas as raízes apresentaram penetração completa e em relação à concavidade da solda na posição sobrecabeça, esta é aceitável em qualquer comprimento desde que não haja falta de penetração. Portanto o parâmetro apresentado na Tabela 27 é recomendado para este tipo de junta e concorda com o envelope operacional apresentado no Capitulo 2.
Não foi avaliado a altura do reforço, pois, todos os testes não estão conforme as exigências da API 1104 (2010), portanto, não estão aptos a realização de ensaios mais detalhados.
Os resultados obtidos por meio de macrografia estão de acordo com Scotti et al. (2013), em que, correntes eficazes abaixo de 177 A para passe de enchimento aparecem falta de fusão e correntes acima de 198 A para passe de raiz confirma-se a não presença de falta de fusão lateral nesta configuração de junta.
Neste sentido, poder-se-ia trabalhar com maiores tempos de parada lateral, mas em um sistema mecanizado de maior robustez, já que o sistema utilizado não permite tal característica (parada lateral). Outro ponto normalmente levantado na literatura é o uso de CO2 puro como gás de proteção como abordagem para resolver o problema da falta de fusão. Entretanto, conforme resultados de Scotti et al. (2013), não é possível obter uma condição robusta para o gás CO2 puro, pois a tendência ao escorrimento na posição 15 horas é muito alta.
Embora o passe de raiz seja o mais difícil e crítico, conforme citado por Vargas et al. (2011), os resultados apresentados demostraram que para um único conjunto de parâmetros aplicados a chanfro estreito, a soldagem do passe de enchimento se tornou mais difícil de execução.