Técnicas e cuidados na soldagem de tubulações e equipamentos

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1 Técnicas e cuidados na soldagem de tubulações e equipamentos

2 Agenda 1. Metais e soldagem 2. Estudo básico da soldagem 3. Pré e pós-aquecimento 4. Controle de temperatura durante a soldagem 5. Tratamentos térmicos 6. Medidas de controle 7. Possíveis problemas 8. Conclusões

3 Agenda 1. Metais e soldagem 2. Estudo básico da soldagem 3. Pré e pós-aquecimento 4. Controle de temperatura durante a soldagem 5. Tratamentos térmicos 6. Medidas de controle 7. Possíveis problemas 8. Conclusões

4 1. Metais e Soldagem O que são metais e como é a estrutura dos metais? Como a soldagem atua? O que pode provocar?

5 1. Metais e Soldagem O que são metais e como é a estrutura dos metais? São elementos químicos que formam aglomerados com caráter metálico e que possuem: Brilho metálico: formam sólidos com brilho metálico (reflexão de luz) característico; Plasticidade: podem ter sua geometria alterada radicalmente por forças externas (conformação); Resistência: podem apresentar uma alta resistência mecânica. Condutibilidade: apresentam excelente capacidade de condução térmica e elétrica; Tenacidade: conseguem absorver muita energia antes de serem rompidos.

6 1. Metais e Soldagem

7 1. Metais e Soldagem

8 1. Metais e Soldagem

9 1. Metais e Soldagem O que são metais e como é a estrutura dos metais? Os metais são formados de átomos que se agrupam formando uma estrutura cristalina. Um componente metálico normalmente é formado por uma grande quantidade de cristais microscópicos. Veja como isso ocorre...

10 1. Metais e Soldagem Componentes Metálicos: dutos, tubos, válvulas e conexões.

11 1. Metais e Soldagem. Visão dos cristais formadores de um metal (exemplo aço inoxidável normalizado).

12 1. Metais e Soldagem

13 1. Metais e Soldagem

14 1. Metais e Soldagem Arranjos de átomos formadores dos cristais.

15 1. Metais e Soldagem

16 1. Metais e Soldagem O que são metais e como é a estrutura dos metais? Porém os átomos dos metais podem se organizar de formas diferentes Arranjos de átomos formadores dos cristais.

17 1. Metais e Soldagem Possíveis formas de arranjos dos átomos formadores das estruturas cristalinas dos metais.

18 1. Metais e Soldagem Diferentes tipos de mecanismos e estruturas alteram suas características em função do tipo de processamento efetuado. Exemplo do aço SAE 1045, processado de formas diferentes...

19 1. Metais e Soldagem Estrutura Dendrítica SAE 1045 Fundido. 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 Resistência Plasticidade Tenacidade Obtenção: resfriamento direto do metal líquido em um grande molde.

20 1. Metais e Soldagem Estrutura Ferrítica-Perlítica (pró eutetóide). SAE 1045 Laminado a quente (barra ou tubo) 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 Resistência Plasticidade Tenacidade Obtenção: laminação em temperaturas entre 1000 e 1200 C.

21 1. Metais e Soldagem Estrutura Ferrítica-Perlítica SAE 1045 Normalizado. 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 Resistência Plasticidade Tenacidade Obtenção: tratamento térmico de normalização a 850 C durante 30 min.

22 1. Metais e Soldagem Estrutura ferrítica com carbonetos esferoidizados SAE 1045 Esferoidizado. 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 Resistência Plasticidade Tenacidade Obtenção: tratamento térmico de esferoidização a 700 C durante 20 horas.

23 1. Metais e Soldagem Estrutura Bainítica SAE 1045 Austemperado. 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 Resistência Plasticidade Tenacidade Obtenção: tratamento térmico de austêmpera a 400 C durante 10min.

24 1. Metais e Soldagem Estrutura Martensítica. SAE 1045 Temperado. 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 Resistência Plasticidade Tenacidade Obtenção: tratamento térmico de têmpera em água.

25 1. Metais e Soldagem Diferentes diagramas permitem avaliar e prever características dos metais em função do tipo de processamento ocorrido : Em função da composição e temperatura Em função da taxa de resfriamento Em função do ciclo térmico

26 1. Metais e Soldagem Resumidamente: Os metais apresentam grande diversidade de propriedades físicas e químicas, conforme a pressão, temperatura e outras variáveis. As variações de características dos metais podem ser quantificadas através da análise do processo e das propriedades do metal em questão.

27 1. Metais e Soldagem Como a solda atua? A soldagem é um método de união localizada de materiais. Objetiva-se que a união ocorre de forma semelhante à existente no restante do material.

28 1. Metais e Soldagem Como a solda atua? A soldagem pode envolver ou não a fusão localizada do material, mas geralmente sempre envolve calor.

29 1. Metais e Soldagem

30 1. Metais e Soldagem Como a solda atua? A soldagem pode envolver ou não a fusão localizada do material, mas geralmente sempre envolve calor.

31 1. Metais e Soldagem Como a solda atua? Na maioria dos casos, a produção de uma solda envolve o uso de calor e/ou deformação plástica. O objetivo é manter a continuidade de propriedades e desempenho entre solda e metal de base. Mas na prática é gerada uma estrutura metalúrgica sensivelmente diferente da estrutura do metal base. Soldas podem, também, apresentar descontinuidades como vazios, trincas, material incluso, etc.

32 1. Metais e Soldagem Como a solda atua? Calor é empregado na soldagem:

33 1. Metais e Soldagem Como a solda atua? Calor é empregado na soldagem:

34 1. Metais e Soldagem Como a solda atua? O calor é transmitido através da peça: Os metais conduzem calor muito bem!! 500 C 700 C 1000 C 1300 C

35 1. Metais e Soldagem Como a solda atua? Este calor altera a estrutura dos metais envolvidos... Alteração da estrutura cristalina para o caso do aço-carbono 500 C 700 C 1000 C 1300 C

36 1. Metais e Soldagem Como a solda atua?...e o resfriamento não é igual! Radiação 500 C 700 C 1000 C 1300 C

37 1. Metais e Soldagem Como a solda atua?...e o resfriamento não é igual! Convecção Radiação Convecção 500 C 700 C 1000 C 1300 C

38 1. Metais e Soldagem Como a solda atua?...e o resfriamento não é igual! CONVECÇÃO RADIAÇÃO CONVECÇÃO CONDUÇÃO CONDUÇÃO

39 1. Metais e Soldagem Como a solda atua? A condução pelo metal é a principal forma de dissipação do calor da solda: Radiação Convecção Meio Ambiente PEÇA SOLDADA Condução (maior parte do calor) Restante da Estrutura

40 1. Metais e Soldagem Resumidamente: A soldagem introduz alterações nos metais sendo unidos, especialmente devido ao aporte térmico. O calor envolvido na soldagem é transmitido pelo metal através da condução.

41 Agenda 1. Metais e soldagem 2. Estudo básico da soldagem 3. Pré e pós-aquecimento 4. Controle de temperatura durante a soldagem 5. Tratamentos térmicos 6. Medidas de controle 7. Possíveis problemas 8. Conclusões

42 2. Fundamentos básicos da Soldagem Diagrama de Repartição Térmica junta soldada Ciclo Térmico - junta soldada

43 2. Fundamentos básicos da Soldagem Diagrama de Repartição Térmica junta soldada Os gráficos de repartição térmica ilustram a história térmica de uma junta soldada. A história térmica de uma junta soldada é composta pela repartição térmica que ocorre no diferentes ciclos térmicos da soldagem.

44 2. Fundamentos básicos da Soldagem Diagrama de Repartição Térmica junta soldada A história térmica é determinada: pelas propriedades físicas do material; pela temperatura inicial do metal de base; pela a geometria da junta (introdução e extração do calor); pela energia de soldagem líquida e pelo formato da fonte de calor.

45 2. Fundamentos básicos da Soldagem Diagrama de Repartição Térmica junta soldada Construção da curva em um ponto: Temperatura. A (t 4 ). t4. t3. t2. A (t 3 ). A (t 2 ) Tempo. t1 Tempo. A (t 1 )

46 . A (t 7 ). A (t 6 ). A (t 5 ) Temperatura. A (t 4 ) Tempo. t4. A (t 3 ). t3. t5. t2. t1. t6. t7. A (t 2 ) Tempo. A (t 1 )

47 2. Fundamentos básicos da Soldagem Diagrama de Repartição Térmica junta soldada

48 2. Fundamentos básicos da Soldagem Diagrama de Repartição Térmica junta soldada Casos:

49 2. Fundamentos básicos da Soldagem Ciclo Térmico A descrição da região soldada é possível associando-se: A histórica térmica (gráficos de repartição térmica) Os diagramas de análise dos metais (diagramas de fase, CCT, etc.) Diagramas de repartição térmica Diagramas de fases, TTT, etc... Características da junta soldada

50 2. Fundamentos básicos da Soldagem Ciclo Térmico Aço carbono tipo SAE 1010

51 2. Fundamentos básicos da Soldagem Ciclo Térmico Região do metal depositado Região intensamente afetada pelo calor Restante do componente Alteração do tamanho dos cristais do alumínio puro soldado

52 Temperatura de Pico Aço inox Supermartensítico Temperatura ( C) 2. Fundamentos básicos da Soldagem Distância da linha de fusão %Cromo %Níquel

53 2. Fundamentos básicos da Soldagem Ciclo Térmico Aço inox Dúplex

54 2. Fundamentos básicos da Soldagem Região do metal depositado Região intensamente afetada pelo calor Restante do componente Super Duplex UNS S32750

55 2. Fundamentos básicos da Soldagem Ciclo Térmico. Testes feitos em amostras de aço API (soldável) retiradas nas regiões transformadas pelos ciclos de repartição térmica: SLE SLR %Along ,2 27,8 27,6 31,1 A B C D A B C D

56 2. Fundamentos básicos da Soldagem Resumidamente: É possível descrever a história térmica de uma junta soldada. Associando-se a história térmica com diagramas conhecidos para os metais é possível prever qual é o tipo de estrutura formada. A estrutura formada dita as propriedades da junta e o desempenho da união soldada.

57 Agenda 1. Metais e soldagem 2. Estudo básico da soldagem 3. Pré e pós-aquecimento 4. Controle de temperatura durante a soldagem 5. Tratamentos térmicos 6. Medidas de controle 7. Possíveis problemas 8. Conclusões

58 3. Pré e Pós Aquecimento Pré aquecimento. Introdução de calor adicional à peça sendo soldada. Visa diminuir a velocidade de resfriamento de uma junta soldada. Não pré aquecido Pré aquecido

59 3. Pré e Pós Aquecimento Não pré aquecido Pré aquecido SOLDAGEM

60 3. Pré e Pós Aquecimento Resfriamento mais rápido e heterogêneo: Geração de Tensões térmicas Maior presença de tensões residuais Transformação de fases Distorções Resfriamento lento e homogeneizado: Menor geração de Tensões Desidrogenação Redução nas variações de propriedade mecânica Temperatura Distância da linha de fusão Distância da linha de fusão

61 3. Pré e Pós Aquecimento Resultados do Pré aquecimento: Reduzir as alterações de dureza na ZTA; Favorecer a desidrogenaçãode aços; Diminuir as tensões térmicas e residuais (reduzir o risco de trincas); Facilitar as operações de soldagem (metais bons condutores de calor); Remover a umidade se estiver presente quando a solda estiver sendo executada;

62 3. Pré e Pós Aquecimento Pré aquecimento. Os principais parâmetros empregados para definir um pré aquecimento: composição química e condições metalúrgicas do metal, a espessura da peça, o processo de soldagem e seu aporte de energia e, o nível de restrição a que a junta está sendo submetida.

63 3. Pré e Pós Aquecimento Um metal base é considerado facilmente soldável pelo processo SMAW (ER). 0,40% 0,60% Deve-se usar préaquecimento para juntas com espessura acima de 20 mm. 0,90% Absolutamente necessário préaquecimento a uma temperatura elevada para todos os casos. %C EQ (CARBONO EQUIVALENTE)

64 Mais quente 3. Pré e Pós Aquecimento Valores típicos para o Pré aquecimento para ligas ferrosas:

65 3. Pré e Pós Aquecimento Maiores espessuras precisam de um pré-aquecimento em torno de 100 C. Temperaturas maiores podem ser utilizadas para juntas complexas com pequena liberdade de movimento (alta restrição).

66 Pré aquecimento ( C) Mais quente 3. Pré e Pós Aquecimento Recomendação das temperaturas de pré-aquecimento e de interpasse para aços de alta resistência e baixa liga (HSLA) Processos com baixo hidrogênio Mais espesso Espessura (mm)

67 3. Pré e Pós Aquecimento Recomendação das temperaturas de pré-aquecimento e de interpasse para aços liga comuns : Mais espesso Mais quente Média: 225 C Média: 267 C Média: 292 C

68 3. Pré e Pós Aquecimento As temperaturas também dependem do aporte térmico dos processos de soldagem: Aporte térmico do processo em kj/mm

69 3. Pré e Pós Aquecimento Pré aquecimento. O uso da alta temperatura de pré-aquecimento levanta os custos da soldagem devido ao aumento do uso de energia para aquecer a peça de trabalho. É possível minimizar este custo usando materiais com maior capacidade de soldagem ou processos mais eficientes ou bem controlados.

70 3. Pré e Pós Aquecimento Pós aquecimento Tratamento de eliminação de hidrogênio (desidrogenação) em aços carbono e de baixa liga. Aquecimento da junta soldada aprox. de 150 C a 300 C; Duração de algumas horas; Feito imediatamente após a soldagem e Aproveitando o pré-aquecimento.

71 3. Pré e Pós Aquecimento Aquecimento por chama: Menor eficiência (< 50%); Aquecimento heterogêneo; Imprecisão no controle da temperatura (superfícies internas x externas); Restrições de uso em determinados ambientes;

72 3. Pré e Pós Aquecimento Aquecimento por chama: Geração de resíduos (óxidos, fumos, fuligem); Envolvimento de temperaturas elevadas; Necessidade de habilidade para uso.

73 3. Pré e Pós Aquecimento Aquecimento por resistência: Boa eficiência térmica ao envolver a junta a ser aquecida; Depende da disponibilidade de uma fonte de energia, sem grandes restrições do ambiente; Gera muito menos desconforto térmico na região de trabalho; Permite o controle automático da temperatura; Aquece de forma mais homogênea;

74 3. Pré e Pós Aquecimento Aquecimento por resistência:

75 3. Pré e Pós Aquecimento Aquecimento por indução: Processo muito eficiente; Os dispositivos de aquecimento (bobinas) não se aquecem; Aquecimento interno no próprio material; Maior segurança e menor impacto nos operadores; Maior habilidade de obter e manter a temperatura desejada.

76 3. Pré e Pós Aquecimento

77 3. Pré e Pós Aquecimento Resumidamente: A distribuição do calor e a história térmica podem ser alterados pelo pré e pós aquecimento. Um pré e pós aquecimento adequados melhoram a homogeneidade da junta e o seu desempenho final. A quantidade de calor aplicada depende da temperatura a ser atingida que é função da espessura, geometria e composição química da junta.

78 3. Pré e Pós Aquecimento PRÉ AQUECIMENTO Técnicas para Tubulações: ASM B 31.3 N-133 N-115 Técnicas para Equipamentos: ASME VIII Div. 2

79 3. Pré e Pós Aquecimento PÓS AQUECIMENTO Técnicas para Tubulações: ASM B 31.3 Técnicas para Equipamentos: ASME VIII Div. 2

80 3. Pré e Pós Aquecimento

81 3. Pré e Pós Aquecimento

82 Agenda 1. Metais e soldagem 2. Estudo básico da soldagem 3. Pré e pós-aquecimento 4. Controle de temperatura durante a soldagem 5. Tratamentos térmicos 6. Medidas de controle 7. Possíveis problemas 8. Conclusões

83 4. Controle de Temperatura durante a soldagem Trincas podem ocorrer durante a soldagem Em ligas de composição química sensível ao trincamento. Em seções espessas ou com muitas juntas.

84 4. Controle de Temperatura durante a soldagem Alguns metais que apresentam mudança de fase durante a soldagem, introduzem alterações e/ou distorções geométricas na junta soldada levando a trincas. Adicionalmente fases frágeis geradas na transformação de fases do metal podem gerar trincas durante ou após a soldagem. Martensita nos aços carbono Ferrita delta nos aços inoxidáveis,

85 4. Controle de Temperatura durante a soldagem Para prevenir trincas durante a soldagem a temperatura de pré-aquecimento e interpasse deve estar: acima da temperatura de formação da martensita; abaixo da temperatura de formação da ferrita delta. O controle da temperatura de pré-aquecimento e interpasse deve ser tal que evite a transformação de microestruturas frágeis durante o resfriamento da solda.

86 4. Controle de Temperatura durante a soldagem Sensibilidade dos aços carbono e liga ao trincamento: Diagrama de GRAVILLE Mapa de soldabilidade dos aços em função do C EQ e do conteúdo em C.

87 4. Controle de Temperatura durante a soldagem Aços inoxidáveis são um pouco mais difíceis de soldar que aços de baixo carbono. Estas dificuldades variam com o tipo de aço: diagrama de SCHAEFFLER Permite prever a microestrutura da ZF.

88 4. Controle de Temperatura durante a soldagem Formação de trincas por solidificação ou perda de ductilidade acima de 1250 C diagrama de SCHAEFFLER Permite prever a microestrutura da ZF.

89 4. Controle de Temperatura durante a soldagem Fragilização por formação de fases intermetálicas por aquecimento entre 450 a 900 C diagrama de SCHAEFFLER Permite prever a microestrutura da ZF.

90 4. Controle de Temperatura durante a soldagem diagrama de SCHAEFFLER Fragilização por crescimento de grão Permite prever a microestrutura da ZF.

91 4. Controle de Temperatura durante a soldagem diagrama de SCHAEFFLER Fragilização e fissuração por formação de martensita Permite prever a microestrutura da ZF.

92 4. Controle de Temperatura durante a soldagem Seções com grande quantidade de metal apresentam grande tendência à formação de trincas. Nestes casos, ocorre uma rápida perda de calor por condução no metal. A condução é favorecida em peças mais espessas ou com grande quantidade de juntas. Lembrando: os metais conduzem calor muito bem!!

93 4. Controle de Temperatura durante a soldagem Extração de calor em diferentes tipos de juntas (ref. A): Temperatura no ponto A Junta relativamente fina tempo CALOR A. CALOR

94 4. Controle de Temperatura durante a soldagem Extração de calor em diferentes tipos de juntas (ref. A): Temperatura no ponto A Junta relativamente espessa tempo CALOR A. CALOR

95 CALOR 4. Controle de Temperatura durante a soldagem Extração de calor em diferentes tipos de juntas (ref. A): Temperatura no ponto A Junta relativamente espessa com junção tempo CALOR A. CALOR

96 4. Controle de Temperatura durante a soldagem Extração de calor em diferentes tipos de juntas (ref. A): Temperatura no ponto A Junta relativamente espessa com várias junções tempo CALOR A. CALOR

97 4. Controle de Temperatura durante a soldagem Resumidamente: Um bom controle de temperatura impede a ocorrência de eventos indesejáveis nos metais sendo soldados. A temperatura envolvida não depende apenas do metal, mas também das condições geométricas (espessura e número de juntas) da solda.

98 Agenda 1. Metais e soldagem 2. Estudo básico da soldagem 3. Pré e pós-aquecimento 4. Controle de temperatura durante a soldagem 5. Tratamentos térmicos 6. Medidas de controle 7. Possíveis problemas 8. Conclusões

99 5. Tratamentos Térmicos O Tratamento Térmico em metais tem como objetivo melhorar suas propriedades ou conferir-lhes características pré-determinadas. Constituem-se em um conjunto de operações envolvendo: aquecimento, permanência em determinadas temperaturas e, Resfriamento......sob condições controladas.

100 5. Tratamentos Térmicos Os principais tratamentos térmicos associados às operações de soldagem são: Recozimento Normalização Têmpera Revenimento Solubilização Alívio de tensões

101 5. Tratamentos Térmicos Pré e Pós aquecimento: realizado para controlar o aquecimento e resfriamento. Objetivos: minimizar distorções pela dilatação e contração; reduzir a taxa de resfriamento, evitando transformações de fase; promover desidrogenação;

102 5. Tratamentos Térmicos Desidrogenação: pós aquecimento feito a temperaturas relativamente baixas (de 150 a 300 C) durante um curto período de tempo (30min. a 2 horas). Objetivos: promover a retirada o hidrogênio; evitar o trincamento da junta; melhorar o desempenho da solda.

103 5. Tratamentos Térmicos Alívio de tensões: aquecimento em uma temperatura relativamente baixa em um período de tempo proporcional à espessura, seguido de um resfriamento lento. Objetivos: reduzir as tensões residuais; melhoria da ductilidade; melhorar as condições da ZTA. Consiste no tratamento mais empregado para juntas soldadas.

104 5. Tratamentos Térmicos Normalização: aquecimento dos aços até a uma temperatura um pouco acima da austenitização e resfriamento ao ar. Objetivos: refinar o grão; homogeneizar a estrutura e as propriedades e; melhorar a tenacidade. (outros similares ao recozimento).

105 5. Tratamentos Térmicos Recozimento: aquecimento da peça até uma temperatura onde haja recristalização e/ou transformação em uma nova fase seguida de resfriamento lento. Objetivos: reduzir a dureza; melhorar a usinabilidade; remover o encruamento; aliviar as tensões internas; homogeneizar a microestrutura.

106 5. Tratamentos Térmicos Solubilização: aquecimento do metal até uma temperatura que solubilize os elementos de liga presentes na forma de precipitados. O tratamento ocorre em um tempo suficientemente longo para permitir a dissolução e distribuição homogênea dos elementos de liga na matriz. Este tratamento é tipicamente seguido de uma têmpera para manter a dissolução obtida em temperaturas nas quais os elementos estariam precipitados. Objetivos: dissolver elementos de liga precipitados no metal (exemplo carboneto de cromo no aço inox);

107 5. Tratamentos Térmicos Têmpera: resfriamento brusco após solubilização de uma liga (no caso dos aços austenitização). Objetivos: obter elementos de liga dissolvidos no metal (exemplo cobre no alumínio ou cromo no aço inox); nos aços em particular - obter estruturas endurecidas como a martensita (especialmente) ou a bainita.

108 5. Tratamentos Térmicos Revenimento: aquecimento de uma peça de aço anteriormente temperada entre 450 e 750 C durante um tempo de 30 minutos a 4 horas, seguido de resfriamento controlado. Objetivos: aliviar tensões internas produzidas por têmpera; diminuir a fragilidade e aumentar a tenacidade. Chama-se beneficiamento ao conjunto de operações de têmpera seguida de revenimento.

109 5. Tratamentos Térmicos Envelhecimento: aquecimento de ligas solubilizadas até uma temperatura e durante um tempo suficientemente longo para permitir a precipitação de compostos químicos na estrutura do metal. Objetivos: estabilizar as propriedades mecânicas; aumentar a resistência e dureza; melhorar a tenacidade.

110 5. Tratamentos Térmicos Alívio de tensões Os métodos de soldagem envolvem calor e causam dilatações e retrações diferenciadas do metal durante o ciclo de aquecimento e resfriamento. Compressão residual Tração residual

111 5. Tratamentos Térmicos Alívio de tensões Estas dilatações e retrações localizadas induzem tensões residuais e distorção. A distorção pode representar um grande problema, já que o produto final não apresenta a forma desejada.

112 5. Tratamentos Térmicos Alívio de tensões Redução da quantidade de distorção angular e contração lateral por: a) redução do volume do metal de solda;

113 5. Tratamentos Térmicos Alívio de tensões Redução da quantidade de distorção angular e contração lateral por: b) soldagem de passe único;

114 5. Tratamentos Térmicos Alívio de tensões Redução da quantidade de distorção angular e contração lateral por: c) soldagem feitas próximas ao eixo neutro;

115 5. Tratamentos Térmicos Alívio de tensões Redução da quantidade de distorção angular e contração lateral por: d) solda balanceada; Não balanceada Balanceada

116 5. Tratamentos Térmicos Resumidamente: Tratamentos térmicos podem ser executados de forma a alterar e adaptar as propriedades mecânicas dos metais. Em juntas soldadas, os tratamentos térmicos podem corrigir variações das propriedades mecânicas. O alívio de tensões e a normalização são os tratamentos mais empregados.

117 Agenda 1. Metais e soldagem 2. Estudo básico da soldagem 3. Pré e pós-aquecimento 4. Controle de temperatura durante a soldagem 5. Tratamentos térmicos 6. Medidas de controle 7. Possíveis problemas 8. Conclusões

118 6. Medidas de Controle Para verificar a qualidade da solda são empregados métodos para analisar: a execução da soldagem; o aspecto externo da solda; a continuidade interna da solda; a integridade metalúrgica da solda e do metal soldado.

119 6. Medidas de Controle A verificação pode empregar os seguintes testes: 1. Visual de ajuste (VA); 2. Visual de solda (VS); 3. Líquidos penetrantes (LP); 4. Partículas Magnéticas (PM); 5. Ultra Som (US); 6. Correntes Parasitas ou Eddy Current (ED); 7. Teste Hidrostárico (TH) 8. Radiografia (Rx); 9. Dureza (HV); 10. Ensaios Mecânicos.

120 6. Medidas de Controle 1. Visual de Ajuste (VA) Visa garantir que todas as condições estabelecidas no procedimento de soldagem serão cumpridas. Ocorre diretamente na obra executando o controle e acompanhando da junta a ser soldada durante todo o seu processo. O exame é baseado nos parâmetros estabelecidos nas instruções da execução e inspeção de soldagem. Este exame evita retrabalho e condições inseguras durante e após a operação de soldagem.

121 6. Medidas de Controle 1. Visual de Ajuste (VA) Para sua execução torna-se necessário: boa condição superficial (limpeza); preparação da superfície adequada; iluminação suficiente; instrumentos necessários; envolvimento do pessoal.

122 6. Medidas de Controle 1. Visual de Ajuste (VA) A medição e comprovação das dimensões determina o grau de precisão na fabricação de peças Desta forma, ajuda a revelar os erros e prevenir possíveis defeitos.

123 6. Medidas de Controle 2. Visual de Solda (VS) Tem por finalidade, o controle de qualidade imediatamente e após qualquer operação de soldagem. Todos os outros ensaios não destrutivos devem ser executados após uma boa inspeção visual, que pode ser feito: à vista desarmada, com auxilio de lupa ou com aparelhos ou instrumentos para inspeção remota. Para este tipo de ensaio, a Petrobrás através da norma N-1597, fixa condições exigíveis para a realização deste tipo de ensaio.

124 6. Medidas de Controle 2. Visual de Solda (VS) Ensaio importantíssimo, através do qual uma solda pode ser desqualificada com rapidez e economicidade. Com isso ganha-se tempo e poupa-se recursos nos ajustes ou retrabalho para obter uma solda com qualidade aceitável. Entretanto a inspeção visual não tem capacidade de avaliar a continuidade interna da peça ou sua integridade metalúrgica.

125 6. Medidas de Controle 2. Visual de Solda (VS) Exemplo de defeitos que podem ser detectados: Desalinhamentos e distorções Trincas (Rx, PM e LP); Falta de fusão (Rx); Falta de penetração (Rx); Mordeduras, assimetrias (Rx); Respingos; Porosidades e inclusão de escórias (Rx). Entre parêntesis as outras técnicas que poderiam ser empregadas.

126 6. Medidas de Controle 2. Visual de Solda (VS) Exemplo de defeitos que podem ser detectados: Desalinhamentos e distorções

127 6. Medidas de Controle 2. Visual de Solda (VS) Exemplo de defeitos que podem ser detectados: Trincas (Rx, PM e LP);

128 6. Medidas de Controle 2. Visual de Solda (VS) Exemplo de defeitos que podem ser detectados: Falta de fusão (Rx);

129 6. Medidas de Controle 2. Visual de Solda (VS) Exemplo de defeitos que podem ser detectados: Falta de penetração (Rx);

130 6. Medidas de Controle 2. Visual de Solda (VS) Exemplo de defeitos que podem ser detectados: Mordeduras e assimetrias (Rx);

131 6. Medidas de Controle 2. Visual de Solda (VS) Exemplo de defeitos que podem ser detectados: Mordeduras e assimetrias (Rx);

132 6. Medidas de Controle 2. Visual de Solda (VS) Exemplo de defeitos que podem ser detectados: Respingos;

133 6. Medidas de Controle 2. Visual de Solda (VS) Exemplo de defeitos que podem ser detectados: Desalinhamentos e distorções

134 6. Medidas de Controle 2. Visual de Solda (VS) Exemplo de defeitos que podem ser detectados: Porosidades e inclusão de escórias (Rx).

135 6. Medidas de Controle 2. Visual de Solda (VS) Exemplo de defeitos que podem ser detectados: Porosidades e inclusão de escórias (Rx).

136 6. Medidas de Controle Exame Visual de Ajuste visa garantir que todas as

137 6. Medidas de Controle 2. Visual de Solda (VS) Exemplo de defeitos que podem ser detectados: Desalinhamentos Trincas (Rx, PM e LP); Falta de fusão (Rx); Falta de penetração (Rx); Mordeduras (Rx); Porosidades (Rx).

138 6. Medidas de Controle 3. Líquidos Penetrantes O ensaio por meio de líquido penetrante é relativamente simples, rápido e de fácil execução. Utilizado na detecção de descontinuidades abertas para a superfície de materiais sólidos não porosos. A detecção das descontinuidades independem do tamanho, orientação, configurações da descontinuidade e da estrutura interna ou composição química do material.

139 6. Medidas de Controle 4. Partículas Magnéticas Utilizado para localizar descontinuidades superficiais e sub-superficiais em peças de material ferromagnéticos, tais como, as ligas de ferro e níquel. O método consiste na aplicação de uma corrente de magnetização, ou de um campo magnético à peça inspecionada. A presença de descontinuidades superficiais ou sub-superficiais irá produzir campos de fuga na região da descontinuidade. Esta perturbação no campo magnético é acusada pelas disposição de partículas ferromagnéticas aplicadas sobre a peça durante

140 6. Medidas de Controle 5. Ultra som O ensaio por ultra-som usa a transmissão do som a freqüências acima da faixa audível. A técnica pulso-eco usa pulsos de alta freqüência, emitidos por um transdutor, que caminham através do material. Estes pulsos refletem quando encontram uma descontinuidade ou uma superfície do material. Esta energia mecânica (som) é recebida de volta pelo cristal, que transforma o sinal mecânico em sinal elétrico, que é visto na tela do aparelho.

141 6. Medidas de Controle 6. Correntes Parasitas (Eddy Current) Técnica baseada na introdução da corrente elétrica no material e observação da interação entre correntes e um material condutor delgado. As correntes parasitas são geradas por meio de bobinas eletromagnéticas que têm impedância continuamente monitorada. Como se trata de um ensaio que emprega indução eletromagnética, não necessita de contato entre a sonda e a peça, requerendo apenas, que o material seja condutor elétrico.

142 6. Medidas de Controle 7. Teste Hidrostático Teste hidráulico para verificação de possíveis vazamentos em tubulações, vasos, trocadores, juntas e vedações. O teste é realizado nos equipamentos de acordo com sua classe de pressão e aplicação. Antes de se iniciar o teste de pressão de qualquer sistema de tubulação, deve ser realizado um exame visual de todas as linhas que compõem o sistema e adotadas medidas de segurança.

143 6. Medidas de Controle 8. Radiografia O ensaio radiográfico utiliza os raios X ou raios gama para enxergar descontinuidades internas ao material. O método baseia-se na capacidade que os raios X e gama possuem de penetrar em sólidos. Esta capacidade depende de vários fatores, tais como comprimento da onda da radiação, tipo e espessura do material. Quando menor for o comprimento de onda, maior é a capacidade de penetração da radiação.

144 6. Medidas de Controle 8. Radiografia Parte da radiação atravessa o material e parte é absorvida. A quantidade de radiação absorvida depende da espessura do material. Onde existe um vazio ou descontinuidade há menos material para absorver a radiação. Assim, a quantidade de radiação que atravessa o material não é a mesma em toda as regiões. A radiação após atravessar o material irá impressionar um filme, formando uma imagem do material.

145 6. Medidas de Controle 8. Radiografia

146 6. Medidas de Controle 9. Dureza Resistência à deformação permanente. Também pode ser associado à resistência ao risco, abrasão ou corte. Quantifica o comportamento mecânico localizado de um material. Ensaio mecânico relativamente simples. Diferentes formas de se quantificar a dureza: Penetração; Rebote (escleroscópico); Ultrasom.

147 6. Medidas de Controle 9. Dureza Penetração

148 6. Medidas de Controle 9. Dureza Escleroscópica

149 6. Medidas de Controle 9. Dureza Ultrasom

150 6. Medidas de Controle 9. Dureza Mapeamento de durezas Vickers (HV) em juntas soldadas de tubulação de aço P91:

151 6. Medidas de Controle 9. Dureza Mapeamento de durezas Vickers (HV) em juntas soldadas de tubulação de aço P91:

152 6. Medidas de Controle 9. Dureza Mapeamento de durezas Vickers (HV) em juntas soldadas de tubulação de aço P91:

153 6. Medidas de Controle 9. Dureza Mapeamento de durezas Vickers (HV) em juntas soldadas de tubulação de aço P91:

154 6. Medidas de Controle Resumidamente: A inspeção visual e acompanhamento dos procedimentos de solda é a principal técnica que garante um desempenho adequado e condições de uso seguro da solda. Vários ensaios podem ser empregados para verificar a integridade interna da solda e da estrutura metalúrgica do metal. O resultado dos ensaios documentam as condições reais da junta soldada.

155 Agenda 1. Metais e soldagem 2. Estudo básico da soldagem 3. Pré e pós-aquecimento 4. Controle de temperatura durante a soldagem 5. Tratamentos térmicos 6. Medidas de controle 7. Possíveis problemas 8. Conclusões

156 7. Possíveis problemas Nem sempre o que parece certo é seguro! Esta solda vai deixar a ximbica segura!

157 7. Possíveis problemas Acidente no Golfo do México No dia 20 de abril de 2010, uma explosão na plataforma Deepwater Horizon da British Petroleum, no Golfo do México, matou 11 pessoas e rompeu tubulações no fundo do oceano. Desde então, uma quantidade estimada entre 3 e 4 milhões de barris de petróleo vazou, fazendo deste o maior acidente ambiental da história dos Estados Unidos. Em 15 de julho, a petroleira anunciou que o vazamento, enfim, foi estancado.

158 7. Possíveis problemas Acidente no Golfo do México

159 7. Possíveis problemas Entre 2,1 e 4,3 milhões de barris de petróleo foram vazados para o mar. Foram coletados menos de 1 milhão de barris. Com a diferença seria possível: abastecer com gasolina 3 milhões de veículos populares ou; suprir toda a necessidade de petróleo do Brasil por um dia.

160 7. Possíveis problemas

161 7. Possíveis problemas 19/Set./2010: com uma descarga final de cimento, a British Petroleum (BP) "selou" permanentemente o poço Macondo no Golfo do México.

162 7. Possíveis problemas Estaleiro Canadense Eram empregados processos MIG e Arame Tubular para soldar as fragatas da Marinha. Os poucos engenheiros e inspetores de solda disponíveis não eram autorizados a dizer aos soldadores o que fazer. O resultado final foi a qualidade da solda estaleiro e da produtividade ficou nas mãos dos soldadores. FONTE:

163 7. Possíveis problemas Estaleiro Canadense FONTE:

164 7. Possíveis problemas Casos similares se repetem ao longo dos anos... Década de 40 Alguns meses atrás

165 7. Possíveis problemas Ayrton Senna Em 1994 Ayrton Senna, piloto profissional da Fórmula 1 veio a óbito após perder o controle da sua Willians FW16, em Ímola, na Itália E um dos motivos aponta para uma solda mal planejada executada na barra de direção do carro.

166 7. Possíveis problemas Ayrton Senna Os especialistas que conduziram o caso foram tão catedráticos que, surpreendidos, não imaginavam que uma pequena solda poderia causar tamanho estrago na barra de direção do carro.

167 7. Possíveis problemas Bondinho de Santa Tereza Há mais de cem anos, o bondinho de Santa Teresa executa seu percurso pelo tradicional bairro boêmio do Rio de Janeiro. Ele serve de meio de transporte diário para os moradores da região, além de encantar quem faz o trajeto pela primeira vez

168 7. Possíveis problemas Bondinho de Santa Tereza 27 de agosto de 2011: Seis pessoas morreram e outras 57 ficaram feridas depois que um bonde de Santa Teresa descarrilou e tombou. A perícia no sistema de frenagem dos veículos deixou claro que houve uma mistura de peças novas com antigas, inclusive recuperadas com solda...

169 7. Possíveis problemas Elevador...

170 Agenda 1. Metais e soldagem 2. Estudo básico da soldagem 3. Pré e pós-aquecimento 4. Controle de temperatura durante a soldagem 5. Tratamentos térmicos 6. Medidas de controle 7. Possíveis problemas 8. Conclusões

171 8. Conclusões A segurança e confiabilidade de uma junta soldada dependem de procedimentos desenvolvidos em função das diversas variáveis envolvidas na soldagem. A inspeção e acompanhamento dos trabalhos são formas importantes de garantir a boa execução dos serviços. O retrabalho ou um acidente causam muito mais perdas de tempo e recursos do que uma prática rápida mal embasada.

172 8. Conclusões A segurança e confiabilidade de uma junta soldada dependem de procedimentos desenvolvidos em função das diversas variáveis envolvidas na soldagem. Cumprimento dos padrões, inspeção e verificação dos trabalhos são as formas de garantir a boa execução dos serviços. O retrabalho ou um acidente causam muito mais perdas de tempo e recursos do que uma prática rápida mal embasada.

173 Obrigado e boa tarde!

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