Soldagem da junta de topo com chanfro K

Para realizar os primeiros cordões no chanfro em K, foram aplicados inicialmente os mesmos parâmetros de soldagem apresentados na TAB. 15 (cordão número 37). Após o primeiro passe, observou-se que o arco fundiu apenas a parte inclinada do chanfro, conforme apresentado na FIG. 38, ficando a parte reta (90º) sem nenhuma fusão, ou participação na formação do cordão.

Figura 38. Posicionamento da tocha no chanfro em K.

Para resolver o problema da falta de fusão, decidi-se por inclinar a tocha em 10º (em relação à linha de centro do cordão) para garantir a fusão da parte reta do chanfro, devido à condição de paralelismo em relação ao arame. Como o arame estava muito próximo à parte reta do chanfro, conforme FIG. 39, a primeira ação foi corrigir a posição, deixando o arame posicionado na metade da abertura da junta.

Figura 39. Posicionamento da tocha no chanfro em K.

Foram produzidos cordões no chanfro em K, com os parâmetros mostrados na TAB.16, mas não se obteve sucesso na produção de um cordão que promovesse a fusão das partes (reta e inclinada) da junta.

Tabela 16. Parâmetros do primeiro cordão no chanfro em K.

Cordão Corrente _[A] Tensão _[V]

Velocidade soldagem [cm/min] Velocidade arame [m/min] Abertura da junta [mm] Energia Soldagem Absorvida [kJ/mm] Observação 40 285 32,9 50 10 3 0,90

Soldagem no chanfro K - arco fundiu apenas a peça chanfrada e não foi suficiente para preencher a abertura da junta.

Nota: aplicado gás de proteção com vazão de 20 l/min e DBCP (stickout) de 25 mm.

Após os problemas citados sobre a fusão incorreta (sem controle) da raiz e face da raiz, foram realizadas as seguintes modificações:

• Reduzido o DBCP de 25 mm para 15 mm, para proporcionar arco mais estável.

• Reduzido a abertura de 3 mm para 1,5 mm, para evitar o escoamento do metal fundido para a parte inferior da junta.

• Realizado os cordões com 3 energias de soldagem diferentes, através da variação da velocidade de soldagem, objetivando verificar o efeito na fusão da raiz, face da raiz e aspectos do enchimento da junta.

A TAB. 17 apresenta os parâmetros de soldagem de uma junta, formada por 4 cordões (número 41 a 44) produzidos com diferentes valores de energia de soldagem, a partir das modificações citadas.

Tabela 17. Parâmetros de soldagem para enchimento do chanfro em K, junta de topo.

Cordão Corrente _[A] Tensão _[V]

Velocidade soldagem [cm/min] Velocidade arame [m/min] Abertura da junta [mm] Energia Soldagem Absorvida [kJ/mm] Observação 41 289 32,9 35 10 1,5 1,30 "Cordão 1" raiz 42 295 32,9 40 10 1,5 1,16 "Cordão 3" 43 295 32,9 50 10 1,5 0,93 "Cordão 4" 44 307 32,9 35 10 1,5 1,39 "Cordão 2" raiz

A FIG. 40 apresenta a junta soldada, a partir dos parâmetros apresentados na TAB. 17 e o defeito de falta de fusão de parte da face da raiz, onde suspeitou-se do baixo nível de energia de soldagem (máximo 1,39 kJ/mm, ver dados do cordão numero 44, TAB. 17). Conclui-se que esse nível de energia de soldagem não estava produzindo um arco elétrico e calor suficiente para garantir a fusão da raiz e face da raiz para o material de grande espessura. Optou-se então por produzir cordões através da aplicação de maior energia de soldagem (valor maior que 1,39 kJ/mm).

Figura 40. Defeito de falta de fusão na face da raiz da junta soldada.

b) Aplicação da extração da raiz da solda.

Foram produzidos 2 cordões (número seqüencial 53 e 54) conforme TAB. 18, com maior energia de soldagem (1,79 kJ/mm e 3,06 kJ/mm) para observação do comportamento da junta em relação à efetividade da soldagem e fusão da raiz.

Tabela 18. Parâmetros para obtenção de maior energia de soldagem.

Cordão Corrente _[A] Tensão _[V] Velocida de soldagem [cm/min] Velocidade arame [m/min] Abertura da junta [mm] Energia Soldagem Absorvida [kJ/mm] Observação 53 283 33 25 10 1,5 1,79

1A - extraiu-se raiz, mas ainda não foi o suficiente para eliminar o defeito de falta de fusao da face da raiz.

54 290 33 15 10 1,5 3,06

2A - não fundiu a raiz, necessidade de extração da raiz com lixadeira. Retirou-se toda a raiz, observado que quanto maior a energia soldagem, menos fusao da face da raiz e inclusive da parte reta do chanfro.

Nota: aplicado gás de proteção com vazão de 20 l/min e stickout de 15 mm.

Para a obtenção dessas energias, foram mantidos os demais parâmetros e variado apenas a velocidade de soldagem (reduzido a velocidade).

Na FIG. 41 são apresentadas as fotos indicando o defeito de falta de fusão da raiz, mesmo após a aplicação de maiores valores de energia de soldagem.

(a) (b)

O defeito de falta de fusão da raiz persistiu mesmo aplicando maiores valores de energia de soldagem (1,79 kJ/mm e 3,06 kJ/mm). Como outra ação para resolver esse problema, decidiu- se pela extração da raiz, pelo lado oposto com posterior soldagem para enchimento, conforme apresentado na FIG. 42 a, b e c.

(a) (b) (c)

Figura 42. Desenho esquemático da junta com a solda de raiz (a), a aplicação de extração da raiz na raiz (b) e a junta preenchida ainda apresentando o defeito de falta de fusão (c).

Depois de realizado o passe de raiz em apenas um lado da junta, procedeu-se com a extração da raiz através de lixadeira elétrica com disco de corte adequado para aço inoxidável. Para confirmar a total remoção da região com problema de falta de fusão foi realizado ensaio não destrutivo por liquido penetrante. Logo após, realizou-se novos cordões (4) com os mesmos níveis de energias de soldagem (1,79 kJ/mm e 3,06 kJ/mm), para preencher a região onde foi extraída a raiz.

Para verificar se foi solucionado o problema de falta de fusão da face da raiz, foi realizado o ensaio de ultra-som em toda a extensão da junta soldada, lado inferior e superior.

No ensaio de ultra-sonografia, detectou-se ainda a presença de descontinuidade na direção paralela ao cordão, em todo o seu comprimento e com profundidade de 11 mm. A profundidade da descontinuidade coincidiu com a profundidade do fundo da região onde foi realizada a extração da raiz. Como a extração da raiz ficou muito profunda, observou-se que durante a soldagem, quando a tocha deslocava, formava-se uma poça de perfil esférico, que deslocava na frente do arco elétrico. Como as paredes (lateral) apresentavam uma área relativamente grande para troca de calor, esta poça apenas preenchia e solidificava, não promovendo a fusão do fundo dessa região.

Considerando o defeito de falta de fusão mesmo depois de aplicadas varias ações para solução do problema e ainda a necessidade garantir uma melhor ação do arco elétrico na região da

superfície do chanfro, foi estudada a possibilidade de modificar o tipo de chanfro. A norma AWS D1.1:2004 section 3, para grandes espessuras (maiores que 12 mm), também recomenda o chanfro em X ou duplo V.

Decidiu-se então por usinar novas chapas com chanfro em X e realizar testes e parametrização a partir desse novo chanfro, conforme apresentado na FIG. 43.

Figura 43. Montagem junta de topo e chanfro em X.