AVALIAÇÃO DE JUNTAS SOLDADAS DE AÇOS FUNDIDOS PARA CONSTRUÇÃO NAVAL

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1 AVALIAÇÃO DE JUNTAS SOLDADAS DE AÇOS FUNDIDOS PARA CONSTRUÇÃO NAVAL Santos Filho, O.R. (1); Santos Filho, A.M.F. (2); Vieira, R.D. (3); Souza, L.F.G. (3); Pacheco, P.M.C.L. (3); Jorge, J.C.F. (3) (1) DCMM-PUC-RIO (2) FLUKE ENGENHARIA LTDA. (3) DEPMC/DEPES/CEFET-RJ RESUMO O presente trabalho apresenta uma análise do efeito do ciclo térmico de soldagem sobre as características de aços fundidos para utilização na construção naval e offshore, e faz parte de um programa de pesquisas para avaliar a possibilidade de soldagem de reparo nestes aços, com garantia da integridade estrutural dos equipamentos. Utilizou-se os aços fundidos Grau 1 e Grau U3b, amplamente usados na indústria naval para âncoras e acessórios de sistemas de amarração de navios e plataformas de petróleo. Avaliou-se, portanto, as propriedades de juntas soldadas de aço carbono comum e aço de alta resistência e baixa liga, caracterizando os efeitos da soldagem em aços com diferentes níveis de carbono equivalentes. Realizou-se a soldagem por eletrodos revestidos, em junta com geometria que simulasse uma situação de reparo de peças fundidas. Foram aplicados eletrodos da classe AWS E7018 para o aço ASTM A 27 GR , com preaquecimento de 150 o C e AWS E11018M para o aço Grau 3b, com preaquecimento de 200 o C. Após a soldagem, realizou-se a medição de tensões residuais pela técnica do furo cego segundo a Norma ASTM E 837/97 nas condições de como soldado e após tratamento térmico de alívio de tensões à C por 1 hora. As propriedades mecânicas foram avaliadas através de ensaios de tração, dobramento, dureza e impacto Charpy V, visando a adequação aos requisitos da normas das Sociedades Classificadoras Navais. Como principal resultado do presente trabalho, pode-se citar a possibilidade de utilização de reparo por soldagem em peças fundidas para aplicação naval, evitando-se o sucateamento prematuro de peças e permitindo, portanto, uma economia substancial de recursos nas empresas de fundição. CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 37901

2 ABSTRACT An analysis of the effect of the welding thermal cycle on the mechanical properties and microstructure of cast steel for offshore and naval industry is shown in the present work. It is part of a research program with the objective of evaluating the possibility of making welding repairs in these steels, keeping the structural integrity of the equipment. The steels used in this study were Grade 1 and Grade 3b, largely applied in the naval industry in anchors and accessories for mooring systems of petroleum platforms and ships. Thus, the properties of welded joints of carbon and high strength low alloy steels were evaluated, characterizing the welding effects on steels with different levels of carbon equivalent. The shielded metal arc welding process was used in joints with a geometry that simulated a cast piece repair situation, using electrodes of classes AWS E7018 for ASTM A 27 GR steels, with a pre-heating of 150 o C and AWS E11018M for Grade 3b steels, with a pre-heating of 200 o C. After the welding, the residual stresses on the as welded condition and after the post weld heat treatment of 650 o C for 1 hour were measured by the hole-drilling strain-gage method according to the ASTM E 837/97 standard. The mechanical properties were evaluated through tension, bending, hardness and Charpy V impact tests, according to the requirements of the Naval Classifying Societies Rules. As a main result of the present work we can highlight the possibility of using the repair by welding in cast pieces for naval application, avoiding the premature scrapping of the pieces and, thus, allowing a substantial economy of resources at foundry companies. CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 37902

3 I. INTRODUÇÃO A crescente necessidade de minimização de custos e aprimoramento tecnológico tem motivado a atenção dos fabricantes de componentes e estruturas marítimas quanto à necessidade de elaboração de procedimentos de fabricação e reparo apoiados em fundamentos técnico-científicos consistentes. Uma das áreas que tem merecido esta atenção especial é a de reparo em aços fundidos. Este tipo de reparo costuma gerar uma série de controvérsias por ocasião da sua execução, talvez devido à escassez de publicações técnicas específicas sobre o assunto, ou de normas que especifiquem claramente as condições reais para a possibilidade do reparo. Os aços fundidos apresentam importância destacada devido a sua utilização na fabricação de equipamentos e componentes navais, tais como peças de convés, cadastes e lemes, âncoras para navios e plataformas, amarras e acessórios para sistemas de amarração permanentes, etc. Considerando que a maioria destes componentes têm peso razoavelmente elevado - da ordem de toneladas - o reparo de defeitos de fundição torna-se relevante, pois permite evitar o sucateamento destes componentes. É muito importante assinalar que as peças fundidas comportam uma série de problemas inerentes ao processo de fabricação, tais como rechupes, inclusões de areia e vazios, que associados à heterogeneidade da composição química, provocam mudanças nas propriedades mecânicas para diferentes regiões da peça. A Norma ASTM A 488 [1], que aborda especificamente o assunto, tece considerações superficiais para os requisitos de qualificação de procedimentos de soldagem, parecendo ser apenas uma versão do Código ASME SEÇÃO IX [2] para aços fundidos, onde os requisitos são considerados variáveis dependentes da aplicação e das exigências do cliente final. Via de regra, quando existe a possibilidade de execução de uma operação de soldagem de reparo, esta é discutida de acordo com as normas de Sociedades Classificadoras, tais como a Germanisch Lloyds, Lloyds Register, Det Norske Veritas, American Bureau of Shipping, etc., que por sua vez se baseiam nos requisitos dos seus livros de regras [3-6], igualmente genéricos, não abordando efetivamente o problema. Basicamente e para todas as situações, estas normas recomendam que: A soldagem deva ter procedimento e soldador qualificados; Os consumíveis devam ser de baixo teor de hidrogênio; A região a ser reparada deva estar livre de imperfeições; A peça deva ser submetida, pelo menos, a um tratamento térmico antes do reparo, CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 37903

4 dependendo das dimensões da cavidade, sendo necessário um tratamento térmico de alívio de tensões na faixa de 550 a 650 o C após a soldagem; Após o tratamento térmico final, a peça deva ser submetida à uma inspeção não destrutiva; O reparo em peças ou componentes que utilizem materiais de alta resistência deva ser descartado, independente de qualquer outra avaliação e; Nenhum reparo poderá ser realizado sem a autorização expressa da Sociedade Classificadora, cabendo ao inspetor a análise do local e extensão do reparo. Como pode ser deduzido, quando ocorre a necessidade de um reparo por soldagem, as recomendações acima podem conduzir a impasses técnicos ou operacionais, discussões técnicas intermináveis e avaliações subjetivas. De uma maneira geral, observa-se um procedimento muito conservador - para efeitos de aceitação de uma operação de reparo - no qual calcula-se a seção resistente sem considerar a região a ser reparada. Sendo esta suficiente para resistir aos esforços solicitantes, aceita-se o reparo, com a condição da realização de um tratamento térmico de alívio de tensões pós-soldagem. Este procedimento pode provocar o sucateamento desnecessário da peça, pois este tratamento nem sempre é possível. Verifica-se na prática que o reparo de peças fundidas quando em fase de fabricação ainda na fundição, permite aos técnicos qualquer tipo de tratamento térmico pós-soldagem. Contudo, quando a peça está soldada à uma estrutura, como a de um navio, ou em fase final de usinagem, este tratamento é muito limitado. A preocupação excessiva com as propriedades mecânicas de juntas soldadas em aço fundido, provavelmente, está associada à escassez de publicações sobre o assunto. Mesmo as publicações disponíveis, não tratam o assunto adequadamente. De fato, a Associação Japonesa de Aços Fundidos e Forjados publicou um procedimento para reparos de peças fundidas [7], na tentativa de regulamentar reparos de peças em aços fundidos para cascos de navios, utilizando um enfoque muito superficial baseado no conceito de carbono equivalente para evitar a fissuração a frio na zona termicamente afetada (ZTA). Todavia, este critério é digno de críticas, pois não contempla as propriedades mecânicas. Devido aos problemas retrocitados, e objetivando avaliar criteriosamente o reparo de peças fundidas, o CEFET-RJ em associação com uma empresa da área de fundição, iniciou um programa de pesquisas enfocando especificamente o assunto. Inicialmente, utilizou-se o aço ASTM A 27 Gr (conforme referências [3-6] o aço ASTM A 27 Gr se enquadra na classe dos aços Grau 1), por ser o de maior aplicação na indústria naval, associado a uma maior soldabilidade. Os resultados de três anos de pesquisa sobre este aço [8-12], através da análise das CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 37904

5 propriedades mecânicas de reparos, foi avaliada em uma publicação [11], onde se evidenciou que o reparo não é deletério às propriedades mecânicas do aço em questão e que, adicionalmente, o tratamento térmico de alívio de tensões não é recomendado, por prejudicar a tenacidade do metal base, região crítica da junta soldada. Devido aos resultados promissores obtidos naquela etapa da pesquisa, decidiu-se estender o programa de pesquisa para o aço fundido naval Grau 3, cuja soldabilidade é menor. Este aço é utilizado em peças que necessitam de resistência mecânica mais elevada (>700MPa), para aplicações mais críticas, tais como amarras e acessórios para sistemas de amarração. Adicionalmente, os estudos anteriores [8-13], não avaliaram os efeitos das tensões residuais de soldagem na integridade estrutural dos equipamentos. Tensões residuais estão presentes em quase todas as peças ou estruturas usadas na prática da engenharia, mas quase sempre estas passam desapercebidas por serem tensões internas autoequilibrantes e, portanto, de difícil identificação. O principal mecanismo de formação de tensões residuais em juntas soldadas é facilmente explicável: o metal de adição é depositado no estado líquido, numa temperatura muito alta comparada a do metal de base. Ao se resfriar, o metal depositado sofrerá contração, no que será parcialmente impedido pelo metal de base. Este, devido à geometria da solda e aos gradientes de temperatura atuantes na peça, oferece maior resistência aos deslocamentos na direção longitudinal do cordão do que na sua direção transversal. Por isto, os cordões de solda tendem a estar severamente tracionados longitudinalmente, quando atingem a temperatura ambiente. Sua magnitude é freqüentemente tão grande que atinge a resistência ao escoamento do material soldado por técnicas convencionais [20]. Apesar de sua importância, tensões residuais raramente são consideradas de forma explícita no projeto ou na fabricação mecânica devido, provavelmente, à falta de tradição associada à sua medição. Em particular no projeto à fadiga de peças ou estruturas soldadas, as tensões residuais têm um papel preponderante. A falha por fadiga é provocada por trincas que se iniciam e propagam a partir dos pontos mais solicitados da peça, portanto consegue-se aumentar a resistência à fadiga de peças soldadas através da diminuição ou mesmo reversão do sinal das tensões residuais trativas atuantes nos pontos críticos, os quais estão quase sempre junto à solda. O controle destas tensões requer sua quantificação, para que se possa avaliar a eficácia dos tratamentos térmicos ou mecânicos empregados para este fim. Como objetivo principal do presente trabalho, pretende-se discutir a tecnologia desenvolvida para soldagem de reparo de aços fundidos, considerando os aspectos de CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 37905

6 propriedades mecânicas e de tensões aplicadas, visando subsidiar com mais precisão a possibilidade de utilizar esta técnica de reparo com confiabilidade em equipamentos de uso naval e offshore. II. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL II.1. MATERIAIS Utilizou-se os aços fundidos cujas composições químicas e propriedades mecânicas são mostradas nas tabelas 1 e 2. Tabela 1 Composição química dos aços estudados Teor em peso dos elementos (%) AÇO C Mn P S Si Ni Cr Mo GRAU 1 0,20 0,84 0,028 0,028 0, GRAU 3 0,19 0,78 0,04 0,02 0,38 0,79 0,34 0,22 Tabela 2 - Propriedades mecânicas dos aços estudados AÇO LE (MPa) LR (MPa) AL (%) RA (%) ECV à 0 o C (J) GRAU GRAU II. 2. SOLDAGEM Realizou-se soldagem multipasse de corpos de prova de dimensões 300X200X50mm pelo processo eletrodo revestido na posição plana, corrente contínua, eletrodo positivo, aporte térmico médio de 12kJ/cm. A soldagem foi realizada por um lado, com preaquecimento de 150 e 200 o C para os aços Grau 1 e Grau 3, respectivamente. Utilizou-se chanfro meio "V", com ângulo de abertura de 45 o, para possibilitar o entalhe Charpy V integralmente na ZTA. Figura 1 - Geometria dos blocos de prova fundidos CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 37906

7 Foram utilizados os consumíveis do tipo AWS E7018 e AWS E11018M com 3,25 mm de diâmetro, em condições que simulassem uma situação de reparo real, ou seja, a profundidade do chanfro foi usinada até a metade da espessura do corpo do prova (figura 1). Após a soldagem, as propriedades das juntas soldadas foram avaliadas na condição de como soldado e após tratamento térmico de alívio de tensões, o qual consistiu em um aquecimento à 650 o C por 1 hora, seguido de resfriamento ao ar. II.3. ENSAIOS MECÂNICOS Foram retirados corpos de prova transversais ao cordão de solda para ensaios de tração, dobramento, Charpy V e dureza. Os ensaios de tração e dobramento lateral foram realizados à temperatura ambiente, de acordo com os requisitos das normas ASTM A488 [1] e ASME IX[2], para avaliação da resistência mecânica e ductilidade da junta soldada. Os ensaios de impacto Charpy V foram realizados à temperatura de 25 e 0 o C, para as juntas soldadas em aço Grau 1 e Grau 3, respectivamente, em corpos de prova normalizados (10x10x55 mm) e retirados transversalmente ao cordão de solda, a 2mm da superfície da junta. O entalhe foi posicionado no plano da espessura, nas posições relativas ao metal de solda, zona termicamente afetada (ZTA) e metal base. II.4. TENSÕES RESIDUAIS Há vários métodos propostos para se medir tensões residuais [19], mas o método do furo cego é o único normalizado internacionalmente pela norma ASTM E [18]. Este método se baseia na execução de um pequeno furo ( 3mm x 4mm) na região de interesse da peça, e na medição da redistribuição das deformações que ali estavam atuando, as quais foram aliviadas pelo furo. Estas deformações são medidas por extensometria elétrica utilizando-se uma roseta tripla retangular apropriada. O furo é feito com auxílio de uma guia de furação especial, que garante o posicionamento do furo no centro da roseta. A medição das tensões residuais, cujos resultados serão apresentados a seguir, seguiu o procedimento de execução descrito na norma ASTM E 837/97. III. RESULTADOS III.1. ENSAIOS MECÂNICOS A tabela 3 mostra os resultados dos ensaios de tração, onde se verifica que em todos CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 37907

8 os casos os valores obtidos superaram os mínimos exigidos, e que adicionalmente, houve uma diminuição da resistência mecânica do metal base após o alívio de tensões. A tabela 4 mostra os resultados dos ensaios de dobramento, onde se nota que todos os corpos de prova tiveram um desempenho satisfatório. A tabela 5 mostra os resultados dos ensaios de impacto Charpy V realizados. AÇO GRAU 1 GRAU 3 Tabela 3 - Resultados dos ensaios de tração das juntas soldadas. CONDIÇÃO LIMITE DE LOCAL DA RESISTÊNCIA (MPa) FRATURA Como Soldado 530,2 Metal Base Alívio de Tensões 484,0 Metal Base Como Soldado 740,0 Metal Base Alívio de Tensões 721,0 Metal Base Tabela 4 - Resultados dos ensaios de dobramento AÇO CONDIÇÃO POSIÇÃO RESULTADO GRAU 1 Como soldado Lateral Aprovado Alívio de Tensões Lateral Aprovado GRAU 3 Como soldado Lateral Aprovado Alívio de Tensões Lateral Aprovado AÇO GRAU 1 GRAU 3 Tabela 5 - Resultados dos ensaios de impacto Charpy V CONDIÇÃO ENERGIA ABSORVIDA [J] TEMPERATURA MS ZTA MB DE ENSAIO como soldado 167,0 69,2 40,1 25 o C alívio de tensões 205,0 91,7 32,5 25 o C como soldado 139,2 74,5 86,0 0 o C alívio de tensões 159,0 85,3 80,6 0 o C Podem ser notadas as seguintes características: a) O metal de solda apresenta os melhores valores de energia absorvida, tendo sido observado um aumento da tenacidade ao impacto com o alívio de tensões; b) A ZTA experimentou uma melhoria da tenacidade com o alívio de tensões; c) O metal base experimentou uma diminuição da tenacidade com o alívio de tensões e; d) Em todas as condições de análise, foi verificado um valor de energia absorvida superior aos mínimos exigidos para os aços estudados. III.2. TENSÕES RESIDUAIS A Tabela 6 mostra os resultados da medição das tensões residuais, onde se percebe o pronunciado efeito do tratamento térmico na minimização das tensões provenientes do ciclo térmico de soldagem. CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 37908

9 Tabela 6 - Resultado das medições de tensões residuais TENSÃO RESIDUAL AÇO CONDIÇÃO σ x [MPa] σ y [MPa] θ x GRAU 1 como soldado o alívio de tensões o GRAU 3 como soldado ,6 o alívio de tensões o θ x = ângulo que a direção x faz com a direção longitudinal da solda Incerteza dos valores de tensão = ± 20 MPa IV. DISCUSSÃO As Sociedades Classificadoras Navais [3-6] classificam os aços basicamente em função das propriedades mecânicas, como mostrado na tabela 7. Tabela 7 - Propriedades mecânicas dos aços navais [3-6]. PROPRIEDADES MECÂNICAS LE LR Al RA ENSAIO DE CHARPY GRAU DO AÇO (MPa) (MPa) (%) (%) MB (J) FW (J) T ( O C) K3 RIG - (50) ORQ + 20% Verifica-se que os aços Graus 1 e 3, pela associação de propriedades mecânicas e composição química, podem ser enquadrados como aços carbono comum e de alta resistência e baixa liga, respectivamente. A elaboração de procedimentos de soldagem para aços de alta resistência apresenta maior complexidade, principalmente pela necessidade de obtenção de propriedades mecânicas satisfatórias às exigências dos projetos estruturais, como pela possibilidade de trincamento pelo hidrogênio. A utilização de temperaturas superiores de pré-aquecimento especificadas a partir de estudos com o metal base, são garantia de obtenção de juntas isentas de defeitos, eliminando a expectativa de trincamento pelo hidrogênio. Com relação às propriedades mecânicas o problema é mais crítico devido à necessidade de obtenção de características adequadas nas diversas regiões da junta soldada. Em particular, tem-se verificado que o metal de solda merece atenção especial, devido a este, normalmente, apresentar propriedades inferiores. CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 37909

10 Adicionalmente, deve-se ressaltar que os dados fornecidos em catálogos de fornecedores de consumíveis baseiam-se em condições de qualificação, e esta situação não engloba os efeitos importantes de diluição com o metal base. Assim sendo, um mesmo consumível pode ser não adequado a aplicações, que embora com o mesmo requisito, utilizem metais base com diferentes composições químicas. Este quadro se agrava pela necessidade de tratamentos térmicos pós-soldagem para alívio das tensões residuais, onde se inclui mais um fator de alteração da microestrutura e das propriedades mecânicas, isto é, a difusão dos elementos de liga, notadamente o carbono. No caso da soldagem de reparo de aços fundidos o quadro não é diferente, agravandose ainda mais pela escassez de publicações disponíveis e pela forma superficial com que as normas tratam o assunto [1-6]. Além disso, como as peças fabricadas nestes aços são utilizadas em sistemas críticos, como por exemplo, na amarração de plataformas, impõe-se um rigor acentuado na possibilidade do reparo por soldagem em favor da segurança da estrutura. As tabelas 3 a 5 mostram os resultados dos ensaios de qualificação de procedimentos de soldagem, onde se verifica que, considerando apenas o aspecto das propriedades mecânicas, poder-se-ia inferir que equipamentos fabricados com estes dois aços poderiam ser utilizados com reparo soldado sem a necessidade de realização do tratamento de alívio de tensões, visto que as propriedades mecânicas, notadamente a tenacidade ao impacto, apresenta valores superiores aos mínimos exigidos para os aços em estudo, mesmo na condição de como soldado. Os resultados das medições de tensões residuais (Tabela 6) mostraram-se bastante compatíveis com os valores esperados para juntas soldadas, as quais sabidamente costumam apresentar tensões residuais trativas axiais à solda na ordem da resistência ao escoamento do metal. O tratamento térmico de alívio de tensões foi efetivo na redução destas tensões. Vale ressaltar que apenas a medição direta de tensões residuais permite a real avaliação do desempenho de tratamentos subcríticos utilizados para este fim. No entanto, a redução ou alívio de tensões residuais não é apenas propiciada através de tratamentos térmicos. Tratamentos mecânicos, tais como martelamento superficial, mostram-se também bastante eficientes na redução de tensões residuais. Estudos comparativos sobre a aplicabilidade e eficiência destes tratamentos em reparos soldados, estão sendo iniciados por este grupo de pesquisa. A maior influência nociva de tensões residuais trativas em componentes soldados CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 37910

11 ocorre quando estes são solicitados por carregamento dinâmicos que causem fadiga. As tensões residuais atuam como tensões médias, enquanto as tensões desenvolvidas pelo carregamento de serviço, variáveis no tempo, atuam como tensões alternadas. O dano causado por este conjunto de tensões é várias vezes maior do que aquele que ocorreria se somente as tensões alternadas atuassem. Este dano maior reflete-se diretamente na redução da capacidade de carga de serviço ou na vida do componente, o qual apresentará comprometimento de sua integridade estrutural num período de tempo de serviço bem menor do que aquele previsto no projeto original, no caso deste não ter considerado a presença das tensões residuais [14]. A partir dos resultados apresentados nas tabelas 3 e 6, e considerando que as cargas de serviço provocam apenas tensões alternadas, uma avaliação simplificada com base no critério de Goodman [21], mostra que a resistência às cargas de serviço dos dois aços estudados na condição de tratado termicamente é aproximadamente três vezes maior do que na condição de não tratado. Como já mencionado, um importante cuidado deve ser tomado na interpretação dos resultados dos tradicionais ensaios para qualificação de procedimentos de soldagem. Este conjunto de ensaios mecânicos utilizados nos processos de qualificação não permite avaliar a efetiva influência das tensões residuais na resistência do futuro componente soldado. O fato é simples, pois estes ensaios testam pequenos corpos de prova que são retirados por usinagem de um espécime da junta. O processo de corte modifica as tensões residuais em geral aliviando-as, e portanto estes corpos levam consigo as características do material mas não as da junta soldada como um todo. No caso dos reparos estudados, os resultados dos ensaios de tração da junta, do metal depositado, dos ensaios de dobramento e de impacto Charpy seriam suficientes para a aprovação dos espécimes, com e sem o tratamento de alívio de tensões. No entanto, os resultados das medições de tensões residuais demonstraram que estas juntas teriam comportamentos mecânicos em serviço completamente diferentes, devido às tensões médias trativas nos espécimes sem o tratamento. Os procedimentos de soldagem, incluindo os tratamentos térmicos, precisam ser ajustados de modo a não só promover um material de boas características mecânicas e metalúrgicas, mas também visando reduzir eficientemente as tensões residuais. A determinação desta redução é somente possível através da medição destas tensões, ainda nos espécimes inteiros de qualificação ou diretamente na peça. Esta questão deve ainda ser analisada sob outro aspecto. É importante ressaltar que existe diferença física entre as restrições a deslocamentos das partes que estão sendo soldadas na peça real, e as restrições a deslocamentos numa execução de um espécime de qualificação. Isto influenciará diretamente as tensões residuais que irão se desenvolver em cada caso. CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 37911

12 Comumente, as condições de restrição na peça são mais rígidas, o que implica em maiores tensões residuais. Por todas estas razões, tensões residuais devem ser medidas não só nos espécimes de qualificação (para auxiliar na determinação de parâmetros de soldagem que minimizem tensões), mas também nos componentes verdadeiros, antes de serem colocados em serviço. V. CONSIDERAÇÕES FINAIS Uma das principais características da soldagem é a sua capacidade de permitir a recuperação de peças fabricadas por outros processos que possam apresentar defeitos de fabricação ou desgaste pela sua solicitação em serviço. No entanto, em algumas áreas específicas, é observada uma proibição do uso da soldagem, por entender-se que o ciclo térmico de soldagem promoverá, inevitavelmente, um efeito nocivo ao material. No caso específico da indústria naval, particularmente em relação a peças fundidas, este procedimento é conseqüência muito mais da falta de conhecimento técnico do assunto do que da verificação da ocorrência de casos de falhas em serviço. O presente trabalho faz parte de um amplo programa de pesquisas, no qual pretende-se mostrar, através de resultados experimentais, que pode-se propor alterações nas assertivas atuais, notadamente quanto a proibição desta técnica de fabricação e reparo em alguns equipamentos. Constata-se que os resultados obtidos mostraram que é possível recuperar por operação de soldagem peças fundidas de aços Grau 1 e Grau 3, obtendo juntas com propriedades mecânicas adequadas e isentas de tensões residuais. A divulgação e discussão destes resultados com usuários e Sociedades Classificadoras Navais pode propiciar uma abertura maior ao mercado de fundidos e, conseqüentemente, permitir uma redução substancial nos custos de fabricação. Deve-se destacar ainda que a possibilidade de aprovação de operações de soldagem para reparos traz ainda um benefício adicional, pois permite a ampliação da vida útil de equipamentos, que em certos casos teriam que, necessariamente, ser sucateados pelo desgaste em serviço. VI. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] ASTM, Annual Book of ASTM Standards Part 2, Steel Castings, A488-81, CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 37912

13 [2] ASME, Boiler and Pressure Vessel Code, Section IX, 1992 [3] GERMANISCH LLOYDS - Rules for the classification and construction of seagoing steel ships, section 6, [4] DET NORSKE VERITAS, Rules for classification of ships, materials and welding, [5] AMERICAN BUREAU OF SHIPPING, Rules for building and classing steel vessels, New York, [6] LLOYDS REGISTER OF SHIPPING, Rules and regulations for the classification of ships, Part 2, chapter 4, London, 1978 [7] JCSS G1, Standards for procedure of repairs of hull steel castings, Tokyo, [8] SANTOS FILHO, A.M.F. e GUIMARÃES, A.S., "Estudo das propriedades mecânicas da ZTA de reparos por soldagem em aço fundido (ASTM A 27 GR ) pelos processos de eletrodo revestido e MAG". In: Anais do 13 o Congresso Nacional de transportes Marítimos e Construção Naval, vol. III, pp , Rio de Janeiro, RJ, Brasil [9] SANTOS FILHO, A.M.F., GUIMARÃES, A.S. e JORGE, J.C.F., "Efeito do procedimento de soldagem nas propriedades mecânicas da ZTA de reparos em aço fundido (ASTM A 27 GR ) pelo processo eletrodo revestido", In: Anais do 14 o Congresso Nacional de Transportes Marítimos e Construção Naval, vol. III, pp , Rio de Janeiro, RJ, Brasil [10] JORGE, J.C.F., SANTOS FILHO, A.M.F., GUIMARÃES, A.S. e BRANDÃO, M.F., "Influência do aporte térmico na tenacidade da ZTA de aço para aplicação naval", Ibid. 9, pp [11] SANTOS FILHO, A.M.F., GUIMARÃES, A.S. e JORGE, J.C.F., "Uma avaliação da soldagem de aço fundido tipo C-Mn para a indústria naval", In: Anais do XIX Encontro Nacional de Tecnologia da Soldagem, pp , 1993 [12] SANTOS FILHO, A.M.F., Estudo sobre a zona termicamente afetada de reparos por soldagem em aço fundido de baixo teor de carbono pelo processo eletrodo revestido, Tese de M.Sc., COPPE-UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil, Dezembro,1992. [13] JORGE, J.C.F., SANTOS FILHO, A.M.F. e VIEIRA, R.D., "Soldagem de reparo de aço fundido de alta resistência e baixa liga", In: Anais do XX Encontro Nacional de Tecnologia da Soldagem, pp , [14] VIEIRA, R.D., JORGE, J.C.F., FREIRE, J.L.F. e de CASTRO, J.T.P., "Medição de tensões residuais em peças fundidas com reparo soldado", In: Anais do 3 o Seminário Latino- Americano de Inspeção de Equipamentos, pp 39-46, [15] COSTA, R.A.C., SOARES, A.C.C. e JORGE, J.C.F., Influência da temperatura de revenido nas propriedades de aço fundido tipo Grau 3, In: Anais do III CREEM, pp , [16] KESSLER, S.G., COSTA, R.A.C. e JORGE, J.C.F., Soldabilidade do aço fundido tipo Grau 3, In: I Encontro Nacional de Educação Tecnológica para o Desenvolvimento, Rio de Janeiro, RJ, Brasil, novembro, 1993, Comunicações Técnicas 15. [17] OLIVEIRA, A.P., JUNIOR, L.J.C., MORAES, M.S. e DANTAS, R.C., Procedimento de soldagem para reparos em aço fundido Grau 3, Projeto Final, de Graduação, CEFET/RJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil, agosto, [18] ASTM E837/97 - Determining Residual Stresses by the Hole-Drilling Strain-Gage Method. [19] Lu, J., Handbook of Measurement of Residual Stresses, SEM, [20] Castro, J.T.P., Vieira, R.D., Freire, J.L.F., On the Use of the Blind Hole Method to Control Stress-Relief Treatments, 2 nd International Conference on Quenching & the Control of Distortion, [21] Shigley, J.E., Mischke, R., Mechanical Engineering Design, 5 th Ed. McGraw-Hill, CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 37913