FACULDADE DE TECNOLOGIA SENAI NADIR DIAS DE FIGUEIREDO. Pós- Graduação Especialização em Soldagem. Disciplina- Engenharia de Soldagem. Prof.

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1 FACULDADE DE TECNOLOGIA SENAI NADIR DIAS DE FIGUEIREDO. Pós- Graduação Especialização em Soldagem. Disciplina- Engenharia de Soldagem. Prof. Gimenez Aluno ANDRÉ LUIZ VENTURELLI

2 ESTUDO PARA DEFINIR A ESPECIFICAÇÃO DE SOLDAGEM. 1. OBJETIVO. Definir uma especificação de soldagem com base nas informações da tabela abaixo. MATERIAL A MATERIAL B Processo de Observação Soldagem A 353/ Espes. 1 A 352 Gr LC3/ Dn 4 x 2500# GTAW+ SMAW Tomada em esfera (-78 0 C) 2. NORMA DE PROJETO. ASME VIII DIV. I ED ANSI 16.5 Ed, CARACTERÍSTICAS DOS MATERIAIS. ASME II Part A Ferrous Material Specifications 3.1 Composição Química Porcentagem em peso. Material A A 353 Chapa Aço Liga 9,0% de Níquel Material classificado pela Parte UHT (tabela UHT-23) do ASME VIII DIV 1 Ed Carbono Silício Manganês Fósforo Enxofre Níquel 0,13% 0,13-0,45% 0,98% 0,035% 0,035% 8,4 9,6% Material B A 352 Gr LC3 Flange Dn 4 x 2500# - Tipo Fundido Aço Níquel 3 ½.% Carbono Silício Manganês Fósforo Enxofre Níquel 0,15% 0,60% 0,50-0,80% 0,04% 0,045% 2,0 3,0% (1) Pratica de Soldagem ver A Propriedades Mecânicas. Material A A 353 Limite de Resistência (MPa) Limite de Escoamento Mínimo (MPa) Alongamento em 50mm (%) (1) Teste de Impacto conforme A 370, CP conforme fig 11; Requisitos de Impacto ( C) Cada teste de impacto constituirá de três amostras. Teste Longitudinal - a energia absorvida da média das três amostras deve ser superior ao valor mínimo especificado de 34 J, em nenhum caso inferior a 27J, para amostras de tamanho pleno. Teste Transversal a energia absorvida média das três amostras deve ser superior ao valor mínimo especificado de 27 J, em nenhum caso inferior a 20 J para amostras de tamanho plano. Material B A 352 Gr LC3. Limite de Resistência (MPa) Limite de Escoamento Mínimo (MPa) Alongamento em 50mm (%) Redução de Área (%) Requisitos de Impacto ( C) Mínimo Valor p/ Mínimo valor dois CP e Média para um CP dos três CP J 16J (1) Teste de Impacto conforme A 370, CP conforme fig 11; Carbono equivalente, conforme a seguinte equação. CE = C +Mn/ 6 + (Cr + Mo + V)/ 5 + (Ni + Cu)/ 15

3 3.3 Dimensões. Material B- Flange de dimensões conforme ANSI B 16.5 Ed. 2003, ver parágrafo 2.8 (Straight Hub Welding Flanges) 3.4 Soldabilidade. CONFORME ASME IX ED. 2010, tabela QW/QB-422. Material A 353- P Number 11A / Grupo Number 1. Material A 352 Gr LC3 P Number 9B / Grupo Number REQUISITOS PARA SOLDAGEM. 4.1 Seleção dos consumíveis de soldagem - Conforme parágrafo UHT-82(d) 1) do ASME VIII DIV 1 Ed, 2010 ELETRODO AWS 5.11/ ENiCrFe-2 Processo Composição Química (%) C Mn Fe P S Si Cu Ni Cr Ta Mo SMAW 0,10 1,0 a 3,5 12 0,03 0,02 0,75 0,50 >62 13,0 a 17,0 0,5 a 3,0 0,5 a 2,5 VARETA AWS 5.14/ ERNiCrMo-3 Processo Composição Química (%) C Mn Fe P S Si Cu Ni Cr Ta Mo Al Ti GTAW 0,10 0,5 5,0 0,02 0,5 0,5 0,5 >58 20 a 23 3,15 a 4,15 8 a 10 0,4 0,4 4.2 Técnica de Soldagem. A oscilação do eletrodo deve ser tal que a largura do passe não exceda a 3 vezes o diâmetro da alma do eletrodo revestido. Os produtos empregados no ensaio por meio de líquido penetrante devem estar isentos de contaminantes. Devem ser tomados cuidados adicionais quanto a limpeza e preparação da junta a ser soldada para evitar a presença de contaminantes. Quando do uso do eletrodo revestido a escória deve ser removida totalmente, durante e após a soldagem.

4 4.3 Tipo de Junta/ Chanfro em K ,2 (14) ,2 (14) 6 25,4 4.4 Tipo de Junta/ Sequência de Soldagem.

5 4.5 Parâmetros Elétricos. Processo Passe Classe AWS φ mm Polar. Corrente (A) Tensão (V) Vel. Sold. mm/ min Aporte Calor (kj/ mm) GTAW (1) Raiz ER NICrMo-3 3,2 CC (-) a 100 0,96/ 1,3 SMAW Enchim. ENiCrFe-2 3,25 CC (+) a 200 0,90/ 1,08 SMAW Acabam ENiCrFe-2 4,0 CC (+) a 200 1,2/ 1,44 Marca Comercial ER Ni Cr Mo- 3 - UTP 6222Mo ou ESAB OK Tigrod E Ni Cr Fe- 2 - UTP 7015Mo. De acordo com o fabricante recomenda-se secar o eletrodo E Ni Cr Fe- 2 (revestimento básico) antes de soldar durante duas a três horas, com temperaturas entre 250 a 300ºC, e manter em estufas de manutenção com temperatura entre 150 e 180 ºC. Nota 1 Gás de proteção Argônio Ar (99,9%). 4.6 Tratamento Térmico de Alívio de Tensões. De acordo com ASME VIII DIV 1, paragrafo UHT 56 e UCS 56, não é necessário Tratamento Térmico de Alívio de tensão para espessuras abaixo de 2 para o material SA 353 e abaixo de 1 para o material A 352 Gr LC3. Recomenda-se (norma PETROBRAS N-133) que a temperatura interpasse não exceda 150 ºC. 4.7 Ensaios Mecânicos: Teste de dobramento conforme ASME IX QW 160, e Ensaio de tração conforme QW-159. Critério de Aceitação Ensaio de Tração Conforme QW 153 e Ensaio de Dobramento conforme QW Requisitos para teste de Impacto. Conforme ASME VIII DIV 1, paragrafo UG 84 total de nove CPs. - Um set (três CPs) posicionados transversalmente a junta soldada, situados a 1,5mm abaixo da face da solda. - Um set na porção inferior transversal a junta soldada, situado entre a metade da espessura e a raiz da solda. - Um set na ZTA, na porção transversal da junta soldada, com o entalhe na maior porção da ZTA. O ensaio deve ser realizado na temperatura de C conforme parágrafo UG 84(b) (2) e tabela UG Critério de aceitação conforme tabela UG 84,1M: a) A Média dos três CPs deve ser superior a 27J. b) O valor individual da cada CPser superior a 18J c) Cada um dos três CPs deve ter Coeficiente de Expansão Lateral oposto ao entalhe superior a 0,4mm. Parágrafo UHT-6 (a) (3). Procedimento de teste conforme ASME A 370 e ISO 148,

6 5.0 Avaliação de Custos. CARACTERÍSTICA GTAW SMAW Espessura Soldada (mm) 4 34,4 Comprimento da Solda (cm) Área da Solda (cm 2 ) 0,12 2,32 Velocidade de Soldagem (cm/min) 8,5 17,5 Corrente (A) Tensão (v) Eletrodo/ Vareta ER Ni Cr Mo- 3 E Ni Cr Fe- 2 Número de passes 2 23

7 Eficiência de deposição 0,80 0,60 Eficiência do equipamento 0,75 0,75 Custos Aproximados ITEM Mão de Obra Eletrodo Vareta Energia Elétrica VALOR R$ 110,00/ h R$ 18,00/ kg. R$ 7,00/ kg R$ 0,60/ kw/h a) Custo da Mão de Obra (CMO). Considera o tempo de arco aberto. Tempo de Arco Aberto= N O de passes X Comprimento do cordão / Veloc. Sold. SMAW = 23 x 55 / 17,5= 72,3min.= 1,2 h GTAW = 2x 55 / 8,5= 13min.= 0,22h. CMO= valor da MO x Tempo Total= (1,2 + 0,22) X 110 = R$ 158,4 b) Custo dos Consumíveis (CC). Massa do metal depositado (MMD) SMAW MMD= A(cm 2 )x L(cm)xρ (kg/ cm 3 )= 2,32 x 55 x 0,00785= 1,0kg GTAW MMD= A(cm 2 )x L(cm)xρ (kg/ cm 3 )= 0,12 x 55 x 0,00785= 0,052kg CC (R$)= (MMDx Custo do Metal de Adição)/ ED. CC (R$)= (1x18)/0,60 + (0,052x7)/0,80= R$ 30,45 c) Custo de Energia Elétrica (CE). CE = PE (R$/kWh) x PES (kw) x T (h) / E x 1000 SMAW CE=( 0,60X125X27X1,2)/ 0,75 X 1000= 3,24 GTAW CE= (0,6 X 100 X 16 X 0,22/1000X 0,75 = 0,282 CE= 3,24+0,282= R$ 3,52 d) Custo Total (CT). CT= CE + CC + CMO. CT= 3,52+ 30, ,4 = R$ 192,42. ANALISE DOS RESULTADOS. - O maior custo envolvido está na MO, o que pode ser minimizado adotando um processo de soldagem de maior eficiência como o GMAW, porém esta alteração

8 implica em maiores investimentos em equipamentos, e somente trará retorno financeiro se tiver uma maior produção de soldas. 6.0 Bibliografia MARQUES, V. P.; MODENESI, J. P.; BRASCARENSE, Q. A.; Soldagem Fundamentos e Tecnologia, Belo Horizonte,: UFMQ, Norma PETROBRAS N-133 J, Setembro 2002, SOLDAGEM AMERICAN SOCIETY FOR METALS, Metals Handbook: welding, brazing and soldering. Metals Park; ASM 1993 v. 6. Jr CALLISTER, D. W.; Ciência e Engenharia de Materiais Uma Introdução; Rio de Janeiro: LTC2002. VOORT, G. F. V.; Atlas of Time-Temperature Diagrams for Irons and Steels, EUA: ASM International, SILVA e COSTA, V, L, André. Aços e Ligas Especiais: São Paulo: Edgard Blucher AMERICAN WELDING SOCIETY. Standard Welding Terms and definitions: Miami: AWS, 2001, A 3,0. - Specification for Nickel and Nickel- Alloy Bare Welding Electrodes and Rods, AWS Specification for Nickel and Nickel- Alloy Electrodes for Shielded Metal Arc Welding, AWS 5.11

9 EPS N 0 1 ESPECIFICAÇÃO DO PROCEDIMENTO DE SOLDAGEM -EPS Data 20/07/2012 Norma de Referência ASME VIII Div 1 ED. 2010/ ASME IX ED Processo de Soldagem GTAW/ SMAW Soldagem Arco Tungstenio = Soldagem Arco com Eletrodo Revestido Junta (QW 402) Sequência de Soldagem METAL DE BASE Metal A ASTM A 353 P Number 11A Metal B ASTM A 352 Gr LC3 P Number 9B METAL BASE SOLDA EM CHANFRO 4,7 a 25,mm Solda de Filete Ilimitado METAL DEPOSITADO SOLDA EM CHANFRO 4,7 a 25,mm Solda de Filete Ilimitado METAL DE ADIÇÃO Nr. F: 43 Nr A 1 Especificação G N 0 1 G N 0 1 FAIXA DE ESPESSURAS DIÃM VARETA 2,4/ 3,2mm Espec AWS 5.14 DIÂM ELETRODO 3,2/ 4,0mm Espec AWS 5.11 Marca Comercial UTP 6222Mo ou ESAB OK Tigrod UTP 7015Mo CONTROLE DE TEMPERATURA TEMP. PRÉ AQUECIMENTO C CORRENTE CC POLARIDADE GTAW ( - ) TEMP ENTRE PASSES C SMAW ( + ) TRATAMENTO TÉRMICO NA GÁS (QW-408) TÉCNICA DE SOLDAGEM GÁS DE PROTEÇÃO ARGÔNIO OSCILAÇÃO Máximo 3x Ø Eletrodo/ vareta COMPOSIÇÃO 99,9 %Ar Ø Bocal Ø 1/2" (Nr 7) VAZÃO 10 a 20 l/ min. Eletrodo Tungstênio Ø 1/8" EWCe-2 Posição de Soldagem TODAS METAL DE ADIÇÃO CORRENTE FAIXA DE TENSÃO Veloc. de Sold. PASSE CLASSE Ø mm POLO 1 0 e 2 0 ERNiCrMo3 2,4/ 3,2 ( - ) ENCH ENiCrFe-2 3,2/ 4,0 ( + ) ACAB ENiCrFe-2 3,2/ 4,0 ( +) ERNiCrMo3 ENiCrFe-2 PARÂMETROS ELÉTRICOS FAIXA AMP. (A) (Volt) (mm/ min) 80 a a a a a a a a a 200 LIMPEZA INICIAL/ INTEPASSE- EMERILHADO/ ESCOVADO ABERTURA DA RAÍZ - ESMERILHADO OBSERVAÇÃO - O chanfro e suas bordas (interno e externa) devem ser preparadas ao metal espelhado para o início dos trabalhos de soldagem