NOÇÕES DE SOLDAGEM. aula 2 soldabilidade. Curso Debret / 2007 Annelise Zeemann. procedimento de soldagem LIGAS NÃO FERROSAS AÇOS.

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1 NOÇÕES DE SOLDAGEM aula 2 soldabilidade Curso Debret / 2007 Annelise Zeemann LIGAS NÃO FERROSAS Niquel Aluminio Titânio Cobre aço ao carbono aço C-Mn aço Cr-Mo aço inox AÇOS composição química processamento tenacidade controlada microestrutura propriedades mecânicas baixa resistência média resistência alta resistência tecnologias de fabricação fundido forjado laminado tratado soldabilidade fadiga corrosão desgaste fluência impacto solicitações procedimento de soldagem tecnologias de inspeção normas

2 SOLDABILIDADE susceptibilidade à formação de defeitos trincamento a quente segregação de produtos de baixo ponto de fusão trincamento a frio martensita + hidrogênio + tensão + baixa temperatura trincamento em reaquecimento elementos endurecedores por precipitação susceptibilidade à perda de propriedades metal de base endurecimento excessivo amaciamento excessivo fragilização BREVE REVISÃO DE METALURGIA diagrama Fe-C curvas de resfriamento recristalização AÇO AO CARBONO COMUM FERROS FUNDIDOS LIGAS NÃO FERROSAS solubilização envelhecimento AÇO BAIXA LIGA (% ELEMENTOS DE LIGA < 8%) C-Mn por exemplo ASTM A516 gr 70 microligado (Nb, Ti, V) por exemplo pipelines API 5LX-70, X-80 temperado e revenido de baixo C por exemplo ASTM A 514 Cr-Mo ferrítico para alta temperatura 1%Cr, 5% Cr Cr-Mo ou Cr-Ni-Mo família 41xx, 43xx, 86xx temperado e revenido HTLA AÇO ALTA LIGA (> 8% EL) RESISTENTES À CORROSÃO - INOXIDÁVEIS (Cr > 12%) MARTENSÍTICOS (Cr ~12%), alta resistência FERRÍTICOS (Cr ~20%), resistência à corrosão AUSTENÍTICOS (Cr + Ni), resistência à baixa temperatura DUPLEX (22 ou 25 Cr + Ni + N), resistência à corrosão RESISTENTES AO CALOR - REFRATÁRIOS RESISTENTES AO DESGASTE FERRAMENTAS, MATRIZES

3 METALURGIA DA SOLDAGEM Aporte de calor ou energia de soldagem Transformações Ciclos Térmicos Repartição Térmica Regiões da solda metal de solda zona termicamente afetada Aporte de calor ou energia de soldagem Quantidade de calor adicionado (em J ou KJ) por unidade de comprimento (em mm, cm...) E = f. V. I v V - tensão em Volts I - corrente em Amp v - velocidade linear de soldagem em mm/s; m/min... f - eficiência % o aporte de calor tem relação direta com o tamanho da poça de fusão e com a largura das regiões aquecidas e deve ser controlado na soldagem de ligas especiais

4 APORTE DE CALOR Depende de: Processo de soldagem (V, I) Bitola do eletrodo GTAW 15V SMAW 25 V SAW 35 V Técnica de soldagem REPARTIÇÃO TÉRMICA temperatura máxima x distância A extensão das alterações no material (ZTA) depende não somente dos ciclos aplicados mas também das características do material de base.

5 Regiões da Junta Soldada metal de solda ZTA metal de base REPARTIÇÃO TÉRMICA Processo P1 de mais baixo aporte de calor que processo P2

6 sensitização em aços inox para minimizar a sensitização deve-se garantir resfriamento rápido na soldagem ou pode-se utilizar aços de baixo carbono (grau L) ou estabilizados ( Nb ou Ti - 321) Tp faixa de temperaturas de precipitação de carbonetos de cromo CICLOS TÉRMICOS temperatura x tempo para diferentes pontos Vt velocidade de resfriamento

7 Vt velocidade de resfriamento Escoamento de calor na soldagem de cordão sobre chapa: (a) chapa fina - escoamento de calor bidimensional (b) chapa grossa - escoamento de calor tridimensional. A velocidade de resfriamento na zona adjacente à solda é determinada por fatores relacionados à TROCA DE CALOR, a saber: GEOMETRIA, ESPESSURA, APORTE DE CALOR, TEMPERATURA DE PRÉ-AQUECIMENTO. O tipo de microestrutura formada na ZTA depende do mecanismo de endurecimento do material e de sua curva de resfriamento.

8 Com os mesmos ciclos de soldagem um flange de ASTM A 105 sofreu endurecimento maior do que um tubo de ASTM A106. O flange tem mais massa que o tubo e maior teor de carbono. flange tubo TENSÕES RESIDUAIS

9 TENSÕES RESIDUAIS São geradas na soldagem devido ao aquecimento em alta temperatura de forma muito localizada, que plastifica regiões adjacentes à solda e as mantém com um nível de tensões internas de magnitude próxima a do limite de escoamento do material.

10 Tipo de material σ aço de alto limite elástico LR LE aço C-Mn LR LE limite de escoamento limite de resistência ε Alívio térmico de tensões Alívio mecânico de tensões expansão, martelamento, peening

11 TRATAMENTO TÉRMICO DE ALÍVIO DE TENSÕES Condições de alívio obrigatório: materiais de alto limite elástico aços temperados e revenidos grandes espessuras soldadas Condições de alívio recomendado: grande rigidez TRINCAS trincamento a quente

12 Alta velocidade de soldagem Baixa velocidade de soldagem Velocidades de soldagem muito elevadas, além de favorecerem a formação de poros, também favorecem trincas a quente. TRINCAS trincas H + trincamento a frio M, H, HB

13 a quantidade de hidrogênio depende do processo de soldagem TEMPERATURA DE PREAQUECIMENTO (T 0) SUGERIDA PARA A SOLDAGEM DE AÇOS COM DIFERENTES VALORES DE CARBONO EQUIVALENTE (CEQ) CEQ T0 [ O ] ATÉ 0,45% OPCIONAL DE 0,45% A 0,60% DE 100 A 200 O C ACIMA DE 0,60% DE 200 A 370 O C

14 susceptibilidade ao trincamento a frio trinca se não tomar cuidado ARBL TTM trinca facilmente baixo carbono Cr-Mo temperados e revenidos alta resistência T e R trinca raramente Decoesão Lamelar Grandes espessuras Aços mais impuros Modificação de Projeto Uso de almofada

15 falta de fusão DESCONTINUIDADES concavidade interna falta de penetração falta de fusão devido à sobreposição porosidade inclusão de escória fusão excessiva trincas mordeduras Fatores Importantes para Determinar um Procedimento de Soldagem Adequado Reduzir ao máximo a restrição Avaliar o tipo de Processo de Soldagem (aporte de calor e tipo de proteção) Avaliar a Posição de Soldagem FABRICAÇÃO SOLICITAÇÕES Avaliar o Projeto de Junta e tipo de Consumível (raiz e enchimento) SOLDABILIDADE Estudar a necessidade de Pré-aquecimento Estudar a necessidade de Pós-aquecimento Estudar a necessidade de Alívio de Tensões

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