5.0 CESOL - MACROGRAFIA 14.2

(1)

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

ENSAIOS MECÂNICOS

E MACROGRÁFICOS

(2)

Metalografia

Metalografia é a parte da metalurgia física que estuda a

constituição, estrutura e textura dos metais, ligas e

produtos metálicos e do seu relacionamento com

propriedades e processos de fabricação.

(3)

Ensaios Macrográficos

• A macrografia consiste no exame do aspecto de uma superfície de uma peça ou corpo de prova, segundo uma seção plana devidamente lixada que, em regra, é atacada previamente por um reativo apropriado.

 _{O aspecto, assim obtido, chama-se macro-estrutura.}

 _{O ensaio é feito à vista desarmada ou com auxílio de uma} lupa.

(4)

Ensaio Macrográfico

O termo macrografia é também empregado para designar os documentos (exemplos: fotos, impressões, etc.) que

reproduzam a macro-estrutura, em tamanho natural ou com ampliação máxima de 10 vezes.

(5)

9.2.3- O EXAME DECTÉCTA HETEROGENEIDADES: a) Cristalinas – devido ao modo de solidificação, crescimento cristalino e a velocidade de resfriamento.

b) Químicas – devido à segregação de impurezas, inclusões ou constituintes que podem ser desejáveis, quando produzidas

propositalmente, como na carbonetação, nitretação, etc, ou

indesejáveis, quando ocorrem em virtude do controle imperfeito da atmosfera dos fornos, como na oxidação e descarbonetação dos aços ou da falta de purificação do material na fundição, como a segregação de enxofre (S) e fósforo (P) que comumente ocorre nos aços.

c) Mecânicas – devido às tensões introduzidas no material pelo trabalho à frio

(6)

ENSAIO MACROGRÁFICO

9.2.2- OBJETIVOS DO ENSAIO:

• Verificar o tipo produto siderúrgico (fundido, forjado ou laminado) e a homogeneidade ou heterogeneidade do produto.

(7)

OBJETIVOS DO ENSAIO:

Constatar a existência de descontinuidades inerentes ao próprio metal, tais como: porosidades e segregações.

Aspecto da seção transversal de um trilho, que fissurou paulatinamente em serviço. Pelo aparecimento de trinca de fadiga. Ataque : Iodo. Tamanho

(8)

OBJETIVOS DO ENSAIO:

Determinar a existência de soldas no material e do processo de fabricação de uma determinada peça.

Determinar as várias zonas, de uma solda e também suas características tais como número de passes, existência de goivagem, forma de chanfro, descontinuidades, etc.

(9)

(10)

DEFEITOS EM JUNTAS SOLDADAS

(11)

EXAME MACROGRÁFICO

(12)

EXAME MACROGRÁFICO

Cordão côncavo _{Cordão convexo}

Cordão normal

(13)

Welding Metallography - Ferrous Metals

(14)

Arranjo para Medição de Dureza ( ) Ensaio de Dureza Brinell ( ) Ensaio de Dureza Rockell ( ) Ensaio de Dureza Vickers

Qual o método de dureza?

Dureza Rockell Dureza Brinell

(15)

SOLDAGEM DE AÇOS DISSIMILARES

(16)

9.2.4- Macroestrutura ou macro-textura

REFLEXÃO, DISPERSÃO E ABSORÇÃO DE LUZ

a - Reflexão da luz – claro

(17)

ENSAIO MACROGRÁFICO

9.2.5.2- Materiais e métodos de preparação:

• a) Escolher a localização da seção a ser efetuada;

• b) Realização de uma superfície plana e lixada no lugar escolhido;

• c) Lavagem, secagem e ataque com reativo químico adequado.

CORTE

LIXAMENTO

LAVAGEM E ATAQUE

AVALIAÇÃO

(18)

INFLUÊNCIA DA POSIÇÃO DA SEÇÃO (TRANSVERSAL OU LONGITUDINAL)

Lixadeira mecânica

Influência da posição da seção (transversal ou longitudinal) Feita em peças laminadas

Fonte: Colpaert, Hubertus. Metalografia dos produtos siderúrgicos comuns. Editora Edgard Blücher Ltda

(19)

CORTE

Corte com serra de fita

(20)

Cuidados na preparação da amostra: Na fase de corte/lixamento:

Evitar têmperas, revenimentos ou encruamentos locais,

que o reativo porá em evidência e nada terão a ver com a textura original

(21)

LIXAMENTO

(22)

EXAME MACROGRÁFICO Preparação da amostra

• _{a) Lixamento: lixas nº}s 80, 120, 180, 220 320 e 400.

Gire o corpo de prova 90° antes de apoiá-lo sobre a segunda lixa

Posição do C.P. na 1ª lixa Posição do C.P. na 2ª lixa Direção de lixamento

(23)

ENCRUAMENTO PRODUZIDO PELO LIXAMENTO GROSEIRO

(24)

Cont. preparação da amostra

• _{b) Limpeza e secagem;}

• _{c) Ataque químico: por imersão}

por aplicacão

por impressão direta (Baumann)

d) Interpretação do aspecto macrográfico.

(25)

Cuidados na preparação da amostra:

Na fase de ataque do cp com reativo ácido:

Além dos cuidados com pinças ou suporte em ataques

prolongados, deve-se agitar freqüentemente o cp ou o reativo para dispersar as bolhas que vão se formando devido às reações químicas.

Nos pontos onde as bolhas aderem a superfície, o ataque não prossegue.

(26)

Cuidados na preparação da amostra:

Nas fases de secagem do corpo de prova:

Evitar a retenção de água ou reativo nas descontinuidades, que podem vir a mascarar a superfície em exame.

(27)

ATAQUE METALOGRAFICO

(28)

REATIVOS OU SOLUÇÕES DE ATAQUE:

• Reativo de ácido clorídrico ou ácido muriático

• Reativo de Iodo

• Reativo de Persulfato de amônio

• Reativo Nital

(29)

(30)

(31)

AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS:

• A avaliação do resultado depende da finalidade a que o mesmo se destina:

– _{Intenção de pesquisa.}

– _{Avaliação do aspecto da macro-estrutura segundo} uma norma ou especificação.

(32)

ENSAIO MACROGRÁFICO REGISTRO DOS RESULTADOS:

O registro dos resultados pode ser feito de três formas distintas, que são:

1. Proteção da face ensaiada do corpo de prova com uma camada de verniz transparente;

2. Método de Baumann; 3. Uso de Dessecador.

(33)

REGISTRO DOS RESULTADOS:

Macrofotografia que é a reprodução fotográfica da

macroestrutura.

Trata-se do documento que reproduz e conserva, em

tamanho natural ou não, os resultados do ensaio.

(34)

REGISTRO DOS RESULTADOS:

Método de Baumann que, semelhante à fotografia, utiliza-se de

papel fotográfico para registrar a macroestrutura. Em resumo, o

método consiste em preparar o papel fotográfico através de imersão em banhos químicos, colocando-o a seguir sobre a superfície

preparada do corpo de prova.

Após isto, o papel fotográfico é mergulhado num fixador químico e depois lavado em água corrente.

(35)

(36)

DESSECADOR PARA CONSERVAÇÃO DE PROVAS METALOGRAFICAS

Corpos de prova Sílica-gel

(37)

União de trilhos na via-Solda Aluminotérmica

(38)

(39)

União de trilhos na via- Solda aluminotérmica

(40)

DEFEITOS DA SOLDA ALUMINOTERMICA

40

TRINCAS

Prevenção: O valor de dureza no metal de

adição não deve exceder 20HB do valor de dureza do metal base.

(41)

SOLDA DE QUALIDADE

(42)

SOLDAGEM DE TRILHO POR CALDEAMENTO

(43)

MACROGRÁFIAS DE TRILHOS SOLDADOS

43 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

(44)

SOLDAGEM – PROCESSO DE UNIÃO

44

(45)

45

(46)

46

EXAME MACROGRÁFICO

Macrografias de juntas soldadas pelo processo de arco submerso - trincas

(47)

EXAME MACROGRÁFICO

(48)

Classificações: SAE (Society of Automotive Engineers) Ex.: SAE 1020 AISI (American Iron and Steel Institute) Ex.: AISI 316 L Especificações: ASTM (American Society for Testing and Materials) Ex.: ASTM A 516-74 a

ASME (American Society of Mechenical Engineers). Ex.: ASME SEC. IX Aplicações: Caldeiras e Vasos de Pressão

API (American Welding Institute) Ex.: API Std 1104

Aplicações: Oleodutos e Gasodutos AWS (American Welding Society) Ex.: AWS D1.I

Aplicações: Estruras Metálicas Marítimas

Classificações: SAE (Society of Automotive Engineers) Ex.: SAE 1020 AISI (American Iron and Steel Institute) Ex.: AISI 316 L Especificações: ASTM (American Society for Testing and Materials) Ex.: ASTM A 516-74 a

ASME (American Society of Mechenical Engineers). Ex.: ASME SEC. IX Aplicações: Caldeiras e Vasos de Pressão

API (American Welding Institute) Ex.: API Std 1104

Aplicações: Oleodutos e Gasodutos AWS (American Welding Society) Ex.: AWS D1.I

Aplicações: Estruras Metálicas Marítimas

NORMAS TÉCNICAS APLICÁVEIS

(49)

ENGª. SOLDAGEM - DISCIPLINA: ENSAIOS

MECÂNICOS

Prof.: M.Sc. Antonio Fernando de Carvalho Mota

49

ENSAIO DE FRATURA

QUE PROPRIDEDADE MECÂNICA É DETERMINADA NESSE ENSAIO?

(50)

Ensaio de Fratura

50 Nenhuma Nenhuma Finalidades e Propriedades mecânicas avaliadas Finalidades e Propriedades mecânicas avaliadas Indicação da compacidade da solda Indicação da compacidade da solda O ensaio determina O ensaio determina

(51)

APLICAÇÃO APLICAÇÃO ASME IX ASME IX API 1104 API 1104 SOLDA EM ÂNGULO SOLDA EM ÂNGULO QUALIFICAÇÃO DE SOLDADORES QUALIFICAÇÃO DE SOLDADORES SOLDA EM CHANFRO E SOLDA DE ÂNGULO SOLDA EM CHANFRO E SOLDA DE ÂNGULO QUALIFICAÇÃO DE PROC. DE SOLD. E SOLDADORES QUALIFICAÇÃO DE PROC. DE SOLD. E SOLDADORES

ENSAIO DE FRATURA

(52)

POSIÇÕES DE SOLDAGEM Solda em ângulo

Solda em chanfro

(53)

(54)

(55)

APLICAÇÃO: ENSAIO MACROGRÁFICO

QUALIFICAÇÃO DO PROCEDIMENTO DE SOLDAGEM

APLICAÇÃO: ENSAIO MACROGRÁFICO

QUALIFICAÇÃO DO PROCEDIMENTO DE SOLDAGEM

ASME IX – Solda em ângulo – Exame Macrográfico – 5 faces AWS D1.1 – Solda em ângulo – Exame Macrográfico – 3 faces

obs.: ASME IX AWS D1., para qualificar o soldador, solda em ângulo, são exigido 2 Exame Macrográficos mais 1 Ensaio de Fratura

(56)

ENSAIOS MECÂNICOS

ENSAIO DE FRATURA

-

Usado para qualificação de

procedimentos de soldagem e soldadores.

- Realizado por dobramento

de tal forma a tracionar a raiz da solda ou um

entalhe. - Analisada a

fratura em termos de descontinuidades.

ENSAIO DE FRATURA

-

Usado para qualificação de

procedimentos de soldagem e soldadores.

- Realizado por dobramento

de tal forma a tracionar a raiz da solda ou um

entalhe. - Analisada a

(57)

(Norma API 1104 NICK BRECK)

ENSAIO DE FRATURA COM ENTALHE

Qualificação do Procedimento e Soldadores: API-1104 – solda em chanfro - 2 solda em ângulo - 4 Qualificação do Procedimento e Soldadores: API-1104 – solda em chanfro - 2 solda em ângulo - 4

(58)

Ensaio Nick-Break

(59)

AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS

LOCAL EXAMINADO LOCAL EXAMINADO RAIZ DA JUNTA RAIZ DA JUNTA C.P.s ASME IX C.P.s ASME IX REGIÃO DA FRATURA REGIÃO DA FRATURA _{API 1104}C.P.s C.P.s API 1104

(60)

Detectar Por exame visual Detectar Por exame visual

Aparição ou não de trincas, Falta de penetração, falta De fusão, inclusões e poros Aparição ou não de trincas, Falta de penetração, falta De fusão, inclusões e poros

Critério De aceitação Critério De aceitação Norma Técnica aplicável Norma Técnica aplicável ASME Seção IX

Se a fratura não evidenciar a presença de trincas ou falta de penetração na raiz

e ainda, se a soma dos comprimentos de inclusões ou poros não excederem a 9,5mm (3/8”) antes era19mm (3/4”) ASME Seção IX

Se a fratura não evidenciar a presença de trincas ou falta de penetração na raiz

e ainda, se a soma dos comprimentos de inclusões ou poros não excederem a 9,5mm (3/8”) antes era19mm (3/4”)

(61)

Normas Técnicas: objetivo

O material da solda é adequado para

trabalho em baixas temperaturas?

O que se

pretende

evitar !!!

(62)

Exemplo:

 Realizar, num trecho de tubo, os testes

necessários à qualificação de

procedimentos de soldagem de dutos

submarinos.

 Etapa importante para garantir a

qualidade na fabricação destes dutos.

 Realizar, num trecho de tubo, os testes

necessários à qualificação de

procedimentos de soldagem de dutos

submarinos.

 Etapa importante para garantir a

(63)

Tubo de 30” de diâmetro e 16mm de

espessura soldado pelo processo eletrodos

revestidos

Solda

Retirada Corpo de Prova

Norma API 1104

(64)

Para qualificar o procedimento de soldagem de

gasodutos (API-1104), solda em chanfro, são

necessários 3 tipos de ensaios mecânicos

Para qualificar o procedimento de soldagem de

gasodutos (API-1104), solda em chanfro, são

necessários 3 tipos de ensaios mecânicos

 2 de Tração

 4 de Dobramento

 2 de Fratura com entalhe (Nick Break)

 Além de Exame Radiográfico

 2 de Tração

 4 de Dobramento

 2 de Fratura com entalhe (Nick Break)

 Além de

Exame Radiográfico

(65)

Corpos de Prova – Qualificação do Soldador

API-1104 - SOLDA EM CHANFRO:

 2 Ensaio de Tração;

 2 Ensaio de Dobramento;

 2 Ensaio de Fratura com Entalhe.

API-1104 - SOLDA EM CHANFRO:

 2 Ensaio de Tração;

 2 Ensaio de Dobramento;

 2 Ensaio de Fratura com Entalhe.

Solda em chanfro

ALTERNATIVA PARA OS ENSAIOS MECÂNICOS:

 Exame Radiográfico.  Além de Exame visual.

ALTERNATIVA PARA OS ENSAIOS MECÂNICOS:

 Exame Radiográfico.  Além de Exame visual.

(66)

API-1104 SOLDA EM ÂNGULO

QUALIFICAÇÃO DE PROCEDIMENTO:

 4 Ensaio de Fratura com Entalhe.

QUALIFICAÇÃO DO SOLDADOR:

Obs.: Não tem diferença.

QUALIFICAÇÃO DE PROCEDIMENTO:

QUALIFICAÇÃO DO SOLDADOR:

Obs.: Não tem diferença.

(67)

REVISÃO  APLICAÇÃO: ENSAIO MACROGRÁFICO QUALIFICAÇÃO DO PROCEDIMENTO DE SOLDAGEM

ASME IX – Solda em ângulo – Exame Macrográfico – 5 faces AWS D1.1 – Solda em ângulo – Exame Macrográfico – 3 faces

Obs.: ASME IX AWS D1, para qualificar o soldador, solda em ângulo, são exigido 1 Exame Macrográfico mais 1 Ensaio de Fratura

(68)

ENSAIOS MECÂNICOS E MACROGRÁFICOS

FINALIDADES:

SOLDA – Assegurar a qualidade mínima da solda em termos de Propriedades Mecânicas:

- Qualificação do Metal de Adição;

- Qualificação do Procedimento de Soldagem; - Qualificação de Soldadores.

(69)

Microcópio Òtico – 2.000x

Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) – Superfície de fratura – 300.000x

Microscópio Eletrônico de Transmissão (MET) Observa as discordâncias – 1.000.000x

Observação da macro e microestrutura

Lupa - Macrografia

Microcópio Òtico _{Microscópio Eletrônico de} Varredura (MEV)

Microscópio Eletrônico de Transmissão (MET)

(70)

70

ANEXOS:

REAGENTES MACROGRAFICOS

(71)

REAGENTES

O Reagente consiste de uma solução química, cuja

finalidade é reagir, com a superfície preparada

revelando detalhes da macro-estrutura do material.

(72)

Reagentes

Composição, aplicação e revelação

1. Reativo de ácido clorídrico ou ácido muriático.

2. Reativo de Iodo.

3. Reativo de Persulfato de amônio.

4. Reativo Nital.

(73)

1- Reativo de ácido clorídrico

 Composição:

Ácido clorídrico (conc.) –HCL ... 50 ml Água ... 50 ml

 Aplicação:

A solução deve permanecer ou estar próxima da temperatura de ebulição durante o ataque. O CP deve ser imerso na solução por um período de tempo suficiente para revelar todas as

descontinuidades que possam existir na superfície de ataque.

 Revelação:

Identifica heterogeneidade,tais como segregação, regiões encruadas, regiões afetadas pelo calor, depósitos de solda, profundidades de têmpera, etc.

Identifica descontinuidades, tais como: trincas, porosidades, inclusões, etc.

(74)

2- Reativo de Iodo

Composição:

Iodo sublimado ... 10g Iodeto de Potássio (KI) ... 20g Àgua ... 100g Aplicação:

A solução deve ser utilizada à temperatura esfregando-se uma mecha de

algodão, embebida na solução, na superfície a ser atacada, até que se obtenha uma clara definição dos contornos da microestrutura.

Revelação:

Indica as mesmas macro-estruturas que o reativo anterior, diferenciando-se apenas no modo de obtenção de imagens:

A- Imagens que só aparecem com o simples ataque da superfície e que desaparecem com o repolimento.

B- Imagens que só se revelam após o repolimento. exemplo: segregação, bolhas, texturas fibrosas etc.

74

O trilho rompeu em serviço. Nota-se nitidamente, nesta seção como a fratura acompanhou o

contorno da zona segregada. Ataque: iodo. Tamanho natural

(75)

3- Reativo de persulfato de amônio

Composição:

Persulfato de amônio (NH₄)₂S₂O₈ ... 10g Água ... 100g

Aplicação:

A solução deve ser usada à temperatura ambiente esfregando-se uma mecha de algodão, embebida na solução, na superfície a ser atacada.

Proporciona excelente contraste.

Revelação:

Identifica soldas, segregação, texturas cristalinas fibrosas.

(76)

REATIVOS OU SOLUÇÕES DE ATAQUE

4- Reativo Nital

 _{composição:}

Ácido nítrico(conc.) HNO3 ... 5 ml Álcool Etílico ... 95 ml

 _Aplicação:

A solução deve ser usada à temperatura ambiente.

 _Revelação:

É indicada para a localização de soldas, segregação, trincas, profundidades de têmperas, etc.

(77)

Thank you!!!

Government Juscelino Kubitschek

FIRST DESIGN OF CAR, AFTER YOU. OK DESIGN CARS PE OP LE

The Government Juscelino Kubitschek is the period of republican government lived between 1956 and 1961.