1.0 MET. SOLD. 1ª AULA MOTA 14.2

(1)

METALURGIA

DA

SOLDAGEM

Prof.: M.Sc. Antonio Fernando de Carvalho Mota Engenheiro Mecânico e Metalúrgico

(2)

Metalurgia da Soldagem - Emenda



Processos de soldagem.



Ciclo térmico. Repartição Térmica. Regiões de junta soldada.



Fissuração pelo Hidrogênio. Trinca a Quente. Decoesão Lamelar.

Trinca de Reaquecimento.



Soldabilidade dos aços carbono. Carbono Equivalente. Energia de

Soldagem. Controle da velocidade de resfriamento de uma junta

soldada.



Soldabilidade dos aços inoxidáveis. Corrosão Intergranular.

Diagrama

de Schaeffler.



Tensões Residuais e Deformações de uma Junta Soldada.



Soldagem Subaquática. Soldagem Molhada. Soldagem Hiperbárica.



Projeto de Juntas Soldadas.



Qualificação do Procedimento de Soldagem e Qualificação de

Soldadores. Inspeção de vasos de pressão, Normas ASME e AWS.



Aplicações de Soldagem em Tubulações Industriais, Vasos de

(3)

Bibliografia Básica

1.

MARQUES, P. V.; MODENESI, P. J.; BRACARENSE,

A. Q.; Soldagem: Fundamentos e Tecnologia. Belo

Horizonte: Editora UFMG, 2005.

2.

FUNDAÇÃO BRASILEIRA DE TECNOLOGIA DA

SOLDAGEM; Inspetor de Soldagem. Rio de Janeiro:

FBTS, 2006. 2 v.

3.

Notas de aula do Prof. Mota

(4)

4

Bibliografia

:

MARQUES, P. V.; MODENESI, P. J.; BRACARENSE, A. Q.;

Soldagem: Fundamentos e Tecnologia. Belo Horizonte: Editora UFMG, 2005.

(5)

Bibliografia

complementar:



www.infomet.com.br



www.infosolda.com.br



www.nucleoinox.org.br



http://www.pipesystem.com.br/Artigos

_Tecnicos/Aco_Inox/body_aco_inox.htm

l#TOP

(6)

A ENGENHARIA DO PRODUTO

BENS INTERMEDIÁRIOS:

(chapas, tubos, perfis)

BENS DE CAPITAL:

(navios, turbinas, caldeiras, vasos de pressão, torno mecânico, máquina de solda, aerogeradores, etc )

BENS DE CONSUMO DURÁVEIS:

(automóveis, eletrodomésticos)

Processos de Fabricação

(AGREGAR VALORES)

(7)

7

O Santo Evangelho segundo S. Mateus 5.41



E, se alguém te obriga a caminhar uma milha,

vai com ele duas.

Interpretação da

“

Regra das duas milhas

”.

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01/27/2021

8

1.

Juntas de integridade e eficiência elevadas.

2.

Grande variedade de processos.

3.

Aplicável a diversos materiais.

4.

Operação manual ou automática.

5.

Pode ser altamente portátil.

6.

Juntas podem ser isentas de vazamentos.

7.

Custo, em geral, razoável.

8.

Junta não apresenta problemas de perda de aperto.

9.

Menor quantidade de material, em relação as outras uniões.

(9)

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9

1.

Não pode ser desmontada.

2.

Pode afetar microestrutura e propriedades das partes.

3.

Pode causar distorções e tensões residuais.

4.

Requer considerável habilidade do operador.

5.

Pode exigir operações auxiliares de elevado custo e

duração

(ex.: Tratamentos térmicos).

6. Estrutura resultante é monolítica e pode ser sensível a

falha total

.

DESVANTAGENS DAS JUNTAS SOLDADAS:

PALAVRA CHAVE: RESISTÊNCIA À FRATURA = TENACIDADE

FRATURA FRÁGIL

(10)

Processo Siderúrgico – Usina Integrada

Coqueria Calcáreo Coque Ar Sínter Gusa Líquido Alto-Forno Lingotamento Contínuo (Conversor) (Forno Elétrico) (1300ºC durante 16 horas Sem contato com o ar)

Sinterização (1300ºC) Laminação Produtos Laminados Fonte: http://www.ibs.org.br/siderurgia_usos_fluxo.asp

(11)

Alto-Forno

O alto-forno não produz aço, mas um produto líquido chamado ferro-gusa.

O ferro-gusa pode conter até 4,5%C, 1,7%Mn, 0,3%P, 0,04%S e 1,5%Si.

(12)

(13)

FABRICAÇÃO DO AÇO NA USINA INTEGRADA

(14)

14

FABRICAÇÃO DO AÇO NA USINA SEMI-INTEGRADA

(15)

Descarburação

Desfosforação

ACIARIA: FORNO ELÉTRICO FORNO-PANELA

Cestão Cestão (Refino primário) (Refino secundário)  Dessulfuração  Desoxidação  Desgaseificação à vácuo

(16)

IMPUREZAS DOS AÇOS

o Impurezas nocivas:

Fósforo (P) – produz a fragilidade a frio

Enxofre (S) - produz a fragilidade a quente

o Elemento de liga importante na aciaria:

Ferro-liga, Fe-Mn

Manganês (Mn) = Desoxidante e

Dessulfurante

o Em lugar de Fe-S (T

f

= 1.000ºC)

 Mn-S (T

f

= 1.600ºC).

o Em ligar de Aços Efervescentes  Aços Acalmados

(17)

(18)

(19)

A₁ A₃

A_cm

QUAL A LOCALIZAÇÃO DA ZONA CRÍTICA DOS AÇOS?

Entre as linhas A₁ e A₃ para os aços hipoeutetóide e entre as linhas A₁ e A_cmpara os aços hipereutetóide

Linha A₁é o limite inferior da zona crítica

(20)

(21)

21

(22)

AVALIAÇÃO

QUAIS OS TRATAMENTOS TÉRMICOS NÃO

PREVISTOS NO DIAGRAMA DE FASES Fe- Fe

₃

C

(23)

(24)

(25)

AÇÃO SIMULTÂNEA DE QUATRO FATORES:

• Hidrogênio dissolvido no metal fundido;

• Tensões de soldagem;

• Presença de microestrutura frágil;

• Temperatura abaixo de 150

o

C. FISSURAÇÃO PELO HIDROGÊNIO

(OU FISSURAÇÃO A FRIO)

A Trinca a Frio ocorre normalmente na zona Afetada Termicamente

(26)

Trinca a Frio por Hidrogênio

26

(27)

Metalurgia da Soldagem

727 °C

EXEMPLOS DE RENDIMENTOS TÉRMICOS

PROCESSO TIG ER MIG MAG AS AT PL

RENDIMENTO 0,55 0,78 0,72 0,78 0,95 0,80 0,66

E = Energia de soldagem absorvida (joule/mm) f = eficiência de transmissão de calor(%)

V = tensão (V) I = corrente (A)

v = velocidade de avanço (mm/segundo) CURVAS TTT (Transformação-Tempo-Temperatura)

v

VxI

f

(28)

(29)

(30)

(31)

31

TECNOLOGIA DA SOLDAGEM

DOS

AÇOS INOXIDÁVEIS

TECNOLOGIA DA SOLDAGEM

DOS

AÇOS INOXIDÁVEIS

(32)

CORROSÃO INTERGRANULAR

Precipitação de carbonetos de cromo Cr

₂₃

C

₆

(Descromização)

ao longo dos contornos de grão

 SENSITIZAÇÃO  CORROSÃO

32

Aços Inoxidáveis AISI 304 ou 316

(33)

(34)

(35)

35

FISSURAÇÃO A QUENTE

Durante a soldagem

(36)

(37)

Mudanças microestrurais do aço e descontinuidades

:

Chapa laminada

com qualidade comprovada

União soldada com descontinuidades e possíveis defeitos : trincas, decoesão lamelar, falta de fusão, falta de

penetração, inclusão de escória, mordeduras, deformações e outros

mordedura

trinca Deformação angular

Efervescente, Semi-acalmado e Acalmado. vazios

Dendritas

Lingote da aciaria

Estrutura bruta de fusão

trinca

Direção de Laminação

Deformação angular Decoesão Lamelar

(38)

(39)

39

REFLEXÃO

Qual a vantagem do chanfro em X em relação ao chanfro em V?

Resp.: Junta em “X” requer cerca da metade da quantidade de metal

depositado que junta em “V” numa mesma espessura. Possibilita

equilíbrio dos esforços de contração

Qual a desvantagem do chanfro em X em relação ao chanfro em V?

Resp.: Necessita de acesso aos dois lados

(40)

(41)

41

JUNTA SOLDADA

Penetração excessiva

Zona fundida

Zona afetada pelo calor

Metal de base

Partes da junta Soldada

(42)

Quais os tipos de deformações na soldagem?

Embicamento Desalinhamento

Contração transversal

Flambagem em chapas finas

Contração longitudinal

Deformação angular

(43)

(44)

(45)

SOLDAGEM COM ELETRODO REVESTIDO

(Shielded Metal Arc Welding – SMAW)

A soldagem é realizada com o calor de um arco elétrico mantido

entre a extremidade de um eletrodo metálico revestido e a peça

de trabalho

(46)

Eletrodo Revestido (Shielded Metal Arc Welding – SMAW)

 Difícil visibilidade;

 Liberação de fumos.

 Difícil visibilidade;

 Liberação de fumos.

(47)

A SOLDAGEM EQUIVALE A UMA MINI ACIARIA

Adição de Ferro-Liga: Fe-Mo, Fe-Mn, Fe-Cr, Fe-Ni

 ACIARIA

 FORNO ELÉTRICO

 SOLDAGEM

 ELETRODO REVESTIDO

Quais as funções do revestimento do eletrodo?

Quando ocorre o sopro magnético?

(48)

SOLDAGEM TIG

(49)

(50)

MIG/MAG (Gas Arc Welding – GMAW)

Corrente utilizada:contínua reversa cc+

Respingo excessivo

(51)

Soldagem MIG/MAG (Gas Arc Welding –

GMAW)

Comparação entre os modos de transferências

MIG (Metal Inert Gas) MAG (Metal Active Gas)

(52)

SOLDAGEM A ARCO COM ARAME TUBULAR - FCAW

(53)

Metal Solidificado _{Escória, Metal de Base e} Arame Líquidos Poça de Fusão Escória Solidificada Somente no Tubular Bocal

Arame Tubular e Alma Metálica

com Proteção Gasosa Pós Metálicos, Ligas, Fomadores de Escória Desoxidantes, etc. Arco Elétrico Metal de Base Gás de Proteção Bico de Contato

(54)

SOLDAGEM A ARCO COM ARAME TUBULAR - FCAW

Flux-cored arc welding (FCAW )

O cordão de solda tem escoria, e após

retirada da escória, se descobre uma

solda de excelente qualidade

(55)

DISPOSITIVOS PARA SOLDAGEM GMAW/FCAW

(56)

Após a aplicação da força no eletrodo a corrente de soldagem é acionada, de tal modo que no ponto onde as peças estão sendo tocadas pelo eletrodo, surge uma resistência elétrica do contato que provoca o aquecimento da peça até a temperatura de fusão.

Surgindo finalmente um ponto de união com a forma elipsóide de uma lente, o ponto de solda.

Após a soldagem, a corrente elétrica é interrompida e só após a solidificação do ponto de solda, o eletrodo de solda é retirado, removendo-se a pressão.

Neste processo trabalha-se em geral com correntes elevadas (até 100 kA),

tensões relativamente pequenas (até 20 V) e tempos de soldagem o mais curto possível (da ordem de dezenas de segundo).

Ponteadeira: Solda a Ponto

16 Kva 220v Mono

(57)

(58)

SOLDAGEM A GÁS ( Oxyfuel Gas Welding – OFW)

CHAMA OXIACETILENICA

 Combustão teórica completa: C

2H2 + 2,5O2  2CO2 + H2O

Na prática, para economizar oxigênio puro é realizada em dois estágios

 1º Estágio: Reação do Acetileno com o Oxigênio puro

C₂H₂+ O₂  2CO + H₂

 2º Estágio: Conclusão da combustão, reação com o Oxigênio do ar:

2CO + H₂ + 1,5O₂  2CO₂ + H₂O

Tipos de chama – definindo a = O₂ / C₂H₂

Chama Neutra – quando temos a = 1, soldagem de aço e cobre Chama Redutora – quando a < 1, Soldagem de ferro fundido,

alumínio, e chumbo.

Solda de têmpera e de enchimentos duros

Chama Oxidante – quando a > 1, soldagem de latão e bronze.

(59)

SOLDAGEM E CORTE A PLASMA

Formação do Plasma

GÁS

PLASMA

GÁS

A temperatura do plasma ao tocar a peça pode chegar 28.000ºC.

Essa temperatura funde qualquer material.

(60)

Cortando com o Plasma

(61)

(62)

SOLDAGEM A ARCO SUBMERSO

(SUBMERGER ARC WELDING – SAW)

SOLDAGEM A ARCO SUBMERSO

(SUBMERGER ARC WELDING – SAW)

No soldagem a arco submerso, a união entre os metais acontece por

aquecimento e fusão obtidos por meio de um arco elétrico estabelecido

entre um eletrodo metálico sem revestimento e a peça que se quer soldar.

(63)

SOLDAGEM A ARCO SUBMERSO

(SUBMERGER ARC WELDING – SAW)

SOLDAGEM A ARCO SUBMERSO

(SUBMERGER ARC WELDING – SAW)

Não há

faíscas,

luminosidades

ou respingos.

Arame Poça de Fusão Escória Bocal _Fluxo Metal em Solidificação Sentido da Soldagem

(64)

(65)

Solda Circunferencial Solda Longitudinal

(66)

(67)

(68)

SOLDAGEM POR ELETROESCÓRIA

(ELECTRO SLAG WELDING – ESW)

(69)

Equipamentos: Soldagem Eletroescória

(70)

Espessura de70mm

Soldagem por Eletrogás

(ELETROGAS WELDING – EGW)

(71)

(72)

(73)

(74)

Preparação da Junta Sequência de Passes, Requisitos ?

TIG MIG

FCAW E.R.

SAW

MAG-MC

(75)

trinca

(76)

(77)

77

(78)

78

(79)

79

MACROGRÁFIAS DE TRILHOS SOLDADOS

Macrográfia de dois trilhos

Caldeados de topo eletricamente Macrografia de uma solda realizada pelo

processo aluminotérmico

No processo aluminotérmico maior zona fundida, maior zona afetada termicamente e maior possibilidade de ocorrer defeitos como falta de fusão e trincas

(80)

SOLDAGEM POR CALDEAMENTO

Caldeamento é o processo de soldagem de duas peças metálicas, em geral

de aço, por meio de aquecimento e choque mecânico.

As peças são aquecidas, e as partes que serão soldadas devem chegar a temperatura próxima de seu ponto de fusão.

Então são dispostas uma sobre a outra e golpeadas repetidas vezes, com martelo ou marreta, como num processo de forjamento, até que se unam. O caldeamento é o processo de soldagem mais antigo conhecido, havendo registros de sua utilização no Primeiro Império Egípcio

(81)

Innovation Shaping the Industry



Friction Stir Welding -

FSW

(82)

SOLDAGEM POR ARCO-LASER HÍBRIDO

(83)

(84)

(85)

FIM/ANEXOS

(86)

(87)

(88)

(89)

(90)

Workshop Simulação Computacional Ilo Cardoso

PETROBRAS

Gentileza fazer este convite (anexo) circular na engenharia

PETROBRAS e empresas parceiras e chegar ao Eng. e Diretor RNEST Marcos Resende, como uma solicitação nossa para ele enviar alguém da equipe dele para conhecer a CAVE (caverna em realidade virtual) rodando o sofware PDMS com uma planta de refinaria.

A Rede GRIPEG é composta por: CEERMA-UFPE, POLI-UPE e ITEP, e contou com financiamento FINEP/CNPq/CT-PETRO, junto com o apoio PETROBRAS.

Realiza pesquisas e estudos em realidade virtual em soldagem e PDMS.

Atenciosamente, Ilo Cardoso

POLI-UPE

(91)

CONVITE

I Workshop da Rede Temática da FINEP–UFPE (Gestão dos

Riscos na Engenharia Industrial do Setor de Petróleo e Gás

.

Recife, 12 de Novembro de 2013

Local: CEERMA - Campus da UFPE

9:00 Abertura

Apresentação da Rede GRIPEG e uso do PDMS no CEERMA - Enrique López Droguett , 9:15 – 9:45 Palestra “ Ciência, Tecnologia e Inovação – Situação Atual de Pernambuco e Perspectivas Futuras para o Setor de Petróleo e Gás, Naval e Offshore” .

Marcelino Granja de Menezes - Secretário de Ciência e Tecnologia de Pernambuco 9:45 a 10:15 ESI Group e suas soluções em simulação numérica. Arthur Camanho. 10:15 a 10:45 Segurança de plataformas de petróleo em condições acidentais

10:45 a 11:00 Break

11:00 a 12:00 Estudo de propagação de trincas por corrosão 14:00 a 14:45 Software de realidade virtual IC.IDO

14:45 a 15:30 Demonstração de um caso real de refinaria em realidade virtual 15:30 a 16:30 Discussão e Networking