Parâmetros otimizados de soldagem para o processo Escolher adequadamente os parâmetros de soldagem e

selecionar, quando possível, materiais menos sensíveis a alterações estruturais É imprescindível para obter resultados favoráveis na soldagem (MARQUES, 2005). Os parâmetros de soldagem influenciam diretamente no aspecto superficial do cordão de solda, geometria, propriedades e microconstituintes da zona fundida (ZF) e da zona termicamente afetada (ZTA) (PIGNATARIO et al., 2009).

De acordo com os resultados do ensaio de raios-X, Tabela 12, e sua análise, elegeu-se as três melhores amostras aprovadas, no quesito porosidade e presença de descontinuidades, para serem avaliadas quanto ao melhor parâmetro otimizado para soldagem por arco submerso para vasos de pressão. A Tabela 18 mostra de forma resumida as amostras e parâmetros escolhidos. Inclui-se o valor de aporte térmico nesta tabela, através da utilização da equação 7. Para uma análise comparativa, foi mantido o CP 7, que é a amostra que teve o pior resultado quanto a porosidade.

Tabela 18 - Amostras e seus parâmetros de soldagem selecionados.

Conforme apresentado no tópico gráficos de superfície e contorno do DOE, existe um paradoxo entre Corrente, Tensão, Velocidade de Soldagem e Fluxo. A redução/aumento de um destes fatores pode gerar Porosidade, o que é obviamente indesejado. Desta forma deve-se escolher um ponto de operação intermediário, onde Corrente, Tensão, Velocidade de Soldagem e Fluxo possam ser considerados aceitáveis para o processo.

Verificou-se no DOE uma grande influência da velocidade de soldagem e do tipo de fluxo utilizado. A corrente de soldagem se mostrou influente no nível de porosidade, porém em escala menor. Já a tensão de soldagem teve apenas uma pequena influência no nível de porosidade.

A obtenção de um parâmetro otimizado de soldagem não é a mera observação do número de porosidade através do ensaio de raios-X, embora seja um grande indicio. Para esta seleção do conjunto de parâmetros estudados que melhor atendem a os quesitos normativos e técnicos de soldagem, as amostras selecionadas foram qualificadas segundo a norma ASME, realizando a macrografia, medido reforço e largura do cordão, medição da dureza nas regiões da solda. Deve-se também ter em mente o custo operacional elevado nas operações de soldagem e de retrabalho de soldagem.

Assim, pela análise da Tabela 18, pode-se observar algumas características para a escolha do conjunto de parâmetros otimizados:

 As três amostras foram soldadas com fluxo ativo;  As amostras utilizaram velocidade de soldagem de 400

mm/min.

Nos ensaios de dobramento, o CP 7 foi reprovado devido a apresentar uma ruptura maior que o permitido pela norma, sendo assim um fator importante para rejeição dos parâmetros utilizados no CP 7 na qualificação do procedimento. Os demais CPs foram aprovados no ensaio de dobramento guiado.

No ensaio de microdureza Vickers, pode-se verificar na Figura 46 que as amostras soldadas com maior aporte térmico obtiveram menor dureza em relação às de menor aporte térmico. Acredita-se que isto se deve ao fato de o maior aporte térmico utilizado faz com que o tamanho dos grãos colunares aumentem, e quanto maior o tamanho de grão, menor a dureza, pois os contornos de grãos aumentam a resistência mecânica dos metais e ligas, uma vez que atuam como obstáculos ao movimento das discordâncias, exceto em temperaturas elevadas. Em geral, em temperatura ambiente, metais com grãos refinados são mais fortes, mais duros e mais resistentes. (SMITH e HASHEMI, 2010).

As amostras que utilizaram 620 A de corrente (CP 10 e CP 12) tiveram um reforço excessivo e sabendo que para aprová-las é necessário um lixamento superficial, o que demanda custos de retrabalho, sugere-se a utilização de 480A. Como no CP 11 foi utilizada tensão de 32 V apresentando menor número de porosidades e um melhor cordão de solda em comparação com o CP 9, que utilizou os mesmos parâmetros, com exceção da tensão que foi de 27 V, recomenda-se a utilização de 32 V.

Sendo assim, após exaustivos testes de soldagem e múltiplos ensaios realizados, aliados com um DOE de grande nível de significância, o autor recomenda os seguintes parâmetros otimizados de soldagem por arco submerso para vasos de pressão: fluxo ativo, tensão de soldagem 32 V, corrente de 480 A e velocidade de soldagem de 400 mm/min.

CONCLUSÃO

O presente trabalho contribui no estudo da porosidade mais especificamente na soldagem por arco submerso de aços para utilização em vasos de pressão. A abordagem se centrou na influência dos parâmetros de soldagem sobre a formação de porosidades.

O estudo mostrou que a porosidade é afetada de forma diferente por cada parâmetro de soldagem. Após os ensaios de raios-X, contou-se com a utilização do DOE, sendo assim possível organizar os experimentos, evitando testes exaustivos desnecessários sem objetivos claros e economizando tempo e recursos, além de analisar os efeitos de cada fator, as interações entre eles, as variâncias, os erros, a estimação do modelo, análise de aleatoriedade e, principalmente, determinar as alterações necessárias para o alcance do objetivo proposto, no caso, a redução de porosidade, através da escolha de parâmetros otimizados, no processo de soldagem por arco submerso de vasos de pressão. Portanto, os resultados foram embasados em conceitos estatísticos, fazendo com que a resposta possua maior propriedade, informando inclusive o intervalo de confiança e a margem de erro aceitável.

Com os resultados dos ensaios e do DOE, verificou-se que a velocidade de soldagem é o parâmetro que mais influência na formação de porosidade, pois é diretamente relacionada com a taxa de solidificação da solda. Foi visto que o resultado corrobora com a literatura estudada. O fluxo foi o segundo fator que mais influencia na formação de porosidade, seguindo-se pela corrente de soldagem e tensão. A variação de tensão de 27 V para 32 V não causou um efeito muito significativo na quantidade de porosidade, sendo assim foi recomendado utilizar tensão que apresente o melhor aspecto visual e de tamanho de reforço. A maior contribuição foi determinar um procedimento otimizado de soldagem, através de superfícies e gráficos de contorno, para realizar as soldas à

arco submerso em aços para vasos de pressão sem apresentar quantidade de porosidade acima da norma vigente, no caso a ASME.

Com a realização deste trabalho, consolida-se a aplicação do conceito de delineamento de experimentos na criação de diversas curvas de superfície e contorno para os mais diversos processos de soldagem à arco elétrico e para os diferentes aços e outros materiais, criando-se assim uma rica biblioteca de curvas para estimativa de parâmetros otimizados de soldagem com o objetivo de reduzir as porosidades.

O autor recomenda para trabalhos futuros:

 Ampliar a faixa de estudo para os parâmetros: velocidade de soldagem, corrente e tensão.

 Criar um estudo específico para o fluxo ativo e outro para fluxo neutro, aumentando o número de réplicas do DOE, garantindo maior assertividade.

 Estudar a influência de outros parâmetros de soldagem que influenciam na formação de porosidades, tais como: distancia bico-peça (stickout), offset e balanço de onda, corrente alternada e corrente continua.

 Estudar a influencia de diferentes juntas e chanfros, pois como foi visto, alguns tipos podem aprisionar escorias ou outras heterogeneidades, favorecendo a nucleação heterogênea de poros.

 Ampliar o estudo para outras granulometrias de fluxo.  Abordagem numérica do problema estudado.

 Buscar uma combinação de parâmetros que permitam alta velocidade de soldagem e aumento da deposição com baixa formação de poros, aumentando assim a produtividade.

 Estudar a formação de porosidades com resfriamento a ar forçado.