ESTUDO COMPARATIVO DAS TENSÕES RESIDUAIS POR MESA DE COORDENADAS E DR-X NUMA JUNTA SOLDADA

Documentos relacionados
Influência da temperatura no tratamento de alívios de tensões em uma junta soldada baseado no deslocamento de pontos coordenados

ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA VELOCIDADE DE SOLDAGEM NA TENSÃO RESIDUAL DE JUNTAS SOLDADAS PELO PROCESSO GMAW

22º CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais 06 a 10 de Novembro de 2016, Natal, RN, Brasil

22º CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais 06 a 10 de Novembro de 2016, Natal, RN, Brasil

INFLUÊNCIA DO ÂNGULO DE BISEL NO CÁLCULO DE TENSÕES RESIDUAIS ATRAVÉS DO MÉTODO DE DESLOCAMENTO DE PONTOS COORDENADOS (DPC) EM CHAPAS NAVAIS SOLDADAS

INFLUÊNCIA DE CARREGAMENTOS CÍCLICOS NAS TENSÕES RESIDUAIS INTRODUZIDAS POR SHOT PEENING EM JUNTAS SOLDADAS DE TUBULAÇÃO

Estabilidade. Marcio Varela

Previsão das dimensões da zona termicamente afetada de juntas soldadas com variação de parâmetros

RESUMO LISTA DE SÍMBOLOS. c p

Capítulo 4 Propriedades Mecânicas dos Materiais

Avaliação do Efeito da Energia de Soldagem sobre as Tensões Residuais Resultantes em Juntas Soldadas com Multipasse

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC CENTRO DE ENGENHARIA, MODELAGEM E CIÊNCIAS SOCIAIS APLICADAS MATERIAIS E SUAS PROPRIEDADES (BC 1105)

CONAEND&IEV CONTROLE DIMENSIONAL E MONITORAMENTO DAS TENSÕES RESIDUAIS

PME Mecânica dos Sólidos I 4 a Lista de Exercícios

CARACTERIZAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS E MICROESTRUTURAIS E ANÁLISE DAS TENSÕES RESIDUAIS EM TUBOS SOLDADOS DE AÇO P110 E N80Q

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

Faculdade SENAI de Tecnologia Nadir Dias de Figueiredo Pós Graduação Latu Sensu Inspeção e Automação em Soldagem

ESTUDO DA TENSÃO RESIDUAL ATRAVÉS DE DIFRAÇÃO DE RAIOS X EM AÇO INOXIDÁVEL DUPLEX SUBMETIDO A DIFERENTES TRATAMENTOS TÉRMICOS

Capítulo 3: Propriedades mecânicas dos materiais

ESTUDO DAS TENSÕES RESIDUAIS GERADAS EM JUNTAS SOLDADAS DE ESTRUTURAS NAVAIS. Daniel Casassola Gonçalves, Maria Cindra Fonseca

Propriedades mecânicas dos materiais

PARTE 7: EFEITOS DE ENTALHE E DE TENSÕES RESIDUAIS. Fadiga dos Materiais Metálicos - Prof. Carlos Baptista EEL

Universidade Estadual de Campinas Faculdade de Engenharia Civil Departamento de Estruturas. Aços para concreto armado

Aula 6 Propriedades dos materiais

Conteúdo. Resistência dos Materiais. Prof. Peterson Jaeger. 3. Concentração de tensões de tração. APOSTILA Versão 2013

21º CBECIMAT - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais 09 a 13 de Novembro de 2014, Cuiabá, MT, Brasil

RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AULAS 02

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC MATERIAIS E SUAS PROPRIEDADES (BC 1105) ENSAIOS MECÂNICOS ENSAIOS DE TRAÇÃO E FLEXÃO

SEM Elementos de Máquinas II

3- Materiais e Métodos

AULA 4 Materiais de Construção II

AULA 4 Materiais de Construção II

Figura 4.1: a)elemento Sólido Tetraédrico Parabólico. b)elemento Sólido Tetraédrico Linear.

INFLUÊNCIA DA VELOCIDADE DE SOLDAGEM NO COMPORTAMENTO DAS TENSÕES RESIDUAIS EM JUNTAS SOLDADAS A LASER DE AÇO DP600 SOB DOBRAMENTO

Resistência dos Materiais

UFABC - Universidade Federal do ABC. ESTO Mecânica dos Sólidos I. as deformações principais e direções onde elas ocorrem.

CONAEND&IEV 063 NOVA TÉCNICA DE AVALIAÇÃO DO ESTADO DAS TENSÕES DE SOLDAGEM

1º TESTE DE TECNOLOGIA MECÂNICA I Licenciatura em Engenharia e Gestão Industrial I. INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FABRICO

Muitos materiais, quando em serviço, são submetidos a forças ou cargas É necessário conhecer as características do material e projetar o elemento

O tipo de Metal de Base (MB) escolhido é um aço ASTM A 36, de espessura 3/8 e

FACULDADE DE TECNOLOGIA SENAI SP ESCOLA SENAI NADIR DIAS DE FIGUEIREDO. Curso de Inspeção e Automação em Soldagem AUGUSTO JOSÉ DA SILVA

ESTUDO DA DISTRIBUIÇÃO DE TENSÕES RESIDUAIS EM UMA JUNTA SOLDADA DE AÇO USI SAC 350 PELA ANÁLISE DO RUÍDO MAGNÉTICO BARKHAUSEN

AVALIAÇÃO DAS TENSÕES RESIDUAIS TRANSVERSAIS EM JUNTAS SOLDADAS DE AÇOS API 5L X80

COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS MATERIAIS PARTE I

TÍTULO: ESTUDO DO ENSAIO DA RESISTÊNCIA À TRAÇÃO DA SOLDA MIG CATEGORIA: EM ANDAMENTO ÁREA: ENGENHARIAS E ARQUITETURA SUBÁREA: ENGENHARIAS

Principais propriedades mecânicas

3 Programa Experimental

Modelagem computacional aplicada à análise do gradiente de tensões superficiais

Resistência dos Materiais

Efeito da velocidade de soldagem e anisotropia no cálculo de tensões residuais em chapas soldadas pelo processo GMAW

Avaliação das Tensões Residuais em Tubos de Pequeno Diâmetro Soldados pelo Processo TIG Orbital

Elaboração de Especificação de Procedimento de Soldagem EPS N 13.

4 Modelo analítico 84

Propriedades dos Aços e sua Classificação

Prof. Willyan Machado Giufrida Curso de Engenharia Química. Ciências dos Materiais. Propriedades Mecânicas dos Materiais

ANÁLISE DAS TENSÕES RESIDUAIS E PROPRIEDADES MECÂNICAS EM TUBO SOLDADO DE AÇO N80Q PELO PROCESSO ERW

GMEC7301-Materiais de Construção Mecânica Introdução. Módulo II Ensaios Mecânicos

2 Fundamentos para a avaliação de integridade de dutos com perdas de espessura e reparados com materiais compósitos

3 Materiais e Métodos

ANÁLISE DE SOLDA COM ELETRODO REVESTIDO EM AÇO SAE Acadêmico de Engenharia Mecânica, IFPI, Teresina-PI,

Introdução ao estudo das Estruturas Metálicas

INFLUÊNCIA DA SOLDA NA VIDA EM FADIGA DO AÇO SAE 1020

Ensaios Mecânicos de Materiais. Dobramento. Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues

ORIENTAÇÕES SOBRE A PROVA DISCURSIVA

Teste de tração - compressão

A figura 1.1 apresenta um desenho esquemático da definição e superposição dos tipos de tensões residuais presentes no material.

Ciência e Engenharia dos Materiais. Propriedades Mecânicas. Prof. C. Brunetti

PROPRIEDADES MECÂNICAS II

PME Mecânica dos Sólidos II 6 a Lista de Exercícios

Deformação. - comportamento de um material quando carregado

MECÂNICA DOS SÓLIDOS PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS MATERIAIS. Prof. Dr. Daniel Caetano

a) Os três materiais têm módulos de elasticidade idênticos. ( ) Introdução à Ciência dos Materiais para Engenharia PMT 3110

PME-2350 MECÂNICA DOS SÓLIDOS II AULA #7: VASOS DE PRESSÃO DE PAREDE ESPESSA 1

INFLUÊNCIA DE ASPECTOS MICROESTRUTURAIS NA RESISTÊNCIA À FRATURA DE AÇO ESTRUTURAL COM APLICAÇÕES OFFSHORE

Cálculo de Tensões Residuais em Filmes Finos Através de Difração de Raios-X com Ângulo de incidência Rasante

Introdução Conteúdo que vai ser abordado:

7 RESULTADOS EXPERIMENTAIS

ENSAIO DE TRAÇÃO EM-641

PROPRIEDADES MECÂNICAS DE

Propriedades Mecânicas Fundamentais. Prof. Paulo Marcondes, PhD. DEMEC / UFPR

PMR 2202 Projeto 2 - Estampagem

Pressão Interna + Momento Fletor e Esforço Axial.

CARACTERIZAÇÃO DA TENSÃO RESIDUAL PELA TÉCNICA DO FURO CEGO EM AMOSTRAS SOLDADAS

consumíveis de solda

ESTUDO DAS TENSÕES RESIDUAIS EM JUNTAS SOLDADAS DE AÇO ARBL BIFÁSICO USADO NA INDÚSTRIA AUTOMOBILÍSTICA

A Tabela 2 apresenta a composição química do depósito do eletrodo puro fornecida pelo fabricante CONARCO. ELETRODO P S C Si Ni Cr Mo Mn

Professor: José Junio Lopes

Os processos de fabricação mecânica podem ser agrupados em 5 grupos principais.

CAPÍTULO V MODELAGEM COMPUTACIONAL DA SOLDAGEM TIG VIA ELEMENTOS FINITOS

Lista de Exercícios 05. Comportamento Mecânico dos Materiais - Parte I

Capítulo 3 Esforço Normal. 1ª. Questão

Relações entre tensões e deformações

Serviço de recuperação de rolos de mesa do lingotamento contínuo.

Análise da estabilidade de taludes

SOLDAGEM. Engenharia Mecânica Prof. Luis Fernando Maffeis Martins

ESTUDO COMPARATIVO DAS TENSÕES RESIDUAIS EM JUNTAS SOLDADAS PELAS TÉCNICAS DE MEDIÇÃO POR COORDENADAS E DIFRAÇÃO DE RAIOS-X

0 Introdução à Soldagem. Professor: Luiz Cláudio Furlan

INSPEÇÃO DE SOLDAGEM. Qualificação de Procedimentos de Soldagem e de Soldadores

Transcrição:

ESTUDO COMPARATIVO DAS TENSÕES RESIDUAIS POR MESA DE COORDENADAS E DR-X NUMA JUNTA SOLDADA A. V. Siqueira Filho 1, T.L. Rolim 1, Y. P. Yadava 1, F.I.B. Cardoso 2, P. B. Guimarães 3, R. A. S. Ferreira 1 1 Universidade Federal de Pernambuco; Departamento de Engenharia Mecânica, Av. Ac. Hélio Ramos s/n, Cidade Universitária, CEP 50740-530, Recife-PE. anibal_siqueira@ahoo.com.br 2 Escola Politécnica-POLI, Universidade de Pernambuco, Rua Benfica, 445, Madalena CEP 50.750-470 Recife-PE, 3 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco, Av Professor Luiz Freire, 500, Cidade Universitária-PE, CEP 50740-540, Recife-PE. RESUMO As tensões residuais de uma junta soldada do aço naval ASTM AH-32 foram medidas pelos deslocamentos (etensão) de pontos numa mesa de coordenadas (MC) antes e depois da soldagem, e por difração de raios- (DR-X) após a mesma. Para todos os ensaios, a soldagem foi realizada com eletrodo revestido AWS E 7018 na posição G3 ascendente, por um soldador qualificado. Antes da soldagem, os corpos de prova foram submetidos à marcação, feita através de pequenos furos regularmente espaçados e mapeados numa mesa de coordenadas. Após a marcação, os corpos de prova foram submetidos ao processo de soldagem e a novas medições por (MC) para avaliar os deslocamentos produzidos pelas tensões geradas. Paralelamente, medições das tensões residuais foram feitas por DR-X para validação desta nova metodologia de medição. Palavras-chave: Tensões Residuais, Mesa de Coordenadas, Difração de Raio-X 6823

INTRODUÇÃO Os métodos tradicionais de soldagem produzem alterações na camada superficial proporcionais a severidade das condições de processo. O processo de soldagem tende a gerar altas temperaturas e deformações plásticas ecessivas. As tensões residuais são tensões auto-equilibradas eistentes nos materiais, em condições de temperatura uniforme e sem carregamento eterno. Tais tensões são sempre produzidas, se regiões de um material sofrem deformação, plástica ou elástica, heterogênea de um modo permanente, segundo Macherauch et al (1). O conhecimento do nível de tensões residuais, presente nas peças de aplicações na engenharia, é sobretudo um fator de segurança para evitar problemas de acidentes e desastres. A quantificação do estado de tensões residual presente num componente, isto é, sua magnitude, orientação e distribuição, tornam possível determinar a performance do material sob diferentes condições de carregamento estático ou dinâmico. Este conhecimento é sempre vantajoso e primordial para a otimização de projetos, redução de peso e redução de custo. Em algumas situações, deseja-se conhecer o nível de tensões residuais simplesmente para qualificar processos que, normalmente, introduzem grande quantidade de tensões residuais, como o jateamento, granalhamento, soldagem, processos de trabalho a frio, fundição, conformação, usinagem e tratamentos térmicos, entre outros, segundo Rodacoski (2). Para o desenvolvimento de uma metodologia eperimental de medições de baio custo foram preparados corpos de prova de juntas soldadas. Em seguida efetuado medições de tensões residuais pelos Métodos de Difração de Raio-X e Mesa de Coordenada. MATERIAIS E MÉTODOS Os corpos de prova que foram utilizados para o trabalho eperimental foram chapas de aço naval de classificação ASTM AH32 com dimensões de 200,00mm X 200,00mm X 19,00mm, bipartidas, com ângulos de Bizel de 25 graus. As propriedades mecânicas do metal de base estão representadas na Tabela 1. 6824

Tabela 1 Propriedades mecânicas do metal de base, segundo o Bureal Veritas (3). Limite de Escoamento (N/mm 2 ) Limite de Resistência (N/mm 2 ) Alongamento (%) ASTM AH32 315 mín. 440-590 22 mín. O metal de adição utilizado na soldagem foi o eletrodo revestido de classificação E7018, conforme norma AWS/ASME SFA 5.1 (4), com diâmetro de 3,25mm. Para se medir a etensão dos deslocamentos de pontos da junta soldada foram feitos pequenos furos nos corpos de prova com uma furadeira de mesa, com broca de centro de 1/8 polegadas (3,125mm) de diâmetro por 2mm de profundidade. Dez pontos marcados em cada corpo de prova, para serem mapeados numa mesa de coordenadas antes do procedimento de soldagem. Estes pontos marcados em linha distavam entre si 10 mm. Duas linhas marcadas distando uma a 2,5 mm e outra a 5 mm da junção do cordão de solda com chapa, conforme mostrado esquematicamente na Figura 1. 10 mm FURAÇÃO 5 mm 2,5 mm SOLDA CORPO DE PROVA Figura 1 Esquema de furação do corpo de prova Depois do processo de soldagem, foram realizadas novas medições. Estes pontos foram determinados por estarem na ZTA (zona termicamente afetada). Os pontos com numeração ímpar são os mais próimos ao cordão de solda. 6825

Antes de realizar a medição das tensões residuais por difração de raio-x, os corpos de prova passaram por um processo de decapagem eletrolítica. O equipamento utilizado para medição das tensões residuais foi um difratômetro portátil para medição em condições de campo, pertencente à Universidade Federal de Campina Grande UFCG Campina Grande - PB. Para obter os melhores resultados, a maior variação de pico Δθ possível para uma dada deformação no reticulado cristalino foi escolhido o mais alto ângulo θ possível para determinar o pico de difração. Em aços ferríticos ou martensíticos, uma ecelente condição de análise é a determinação da deformação dos planos {211}, utilizando um feie monocromático com comprimento de onda λ=2,2911 Å conforme Lu et al (5). Este comprimento de onda é justamente o produzido por tubos de raio-x com anodo de cromo. A tensão de operação foi de 25 kv e a corrente de 50 ma. O método de medição utilizado foi o do sen2ψ, com medidas realizadas para ψ = 0 0, 20 0, 30 0, 35 0 e 45 0. O Conjunto tubo de raio-x/detector foi montado sobre o corpo de prova a ser medido. Foram medidas as tensões residuais após a soldagem com o difratômetro portátil no sentido transversal e longitudinal nos dez pontos. Dos pontos medidos na mesa de coordenada foram encontradas as deformações geradas pelo processo de soldagem e calculada as tensões pela Eq. (A) e (B) segundo Okumura, (6). ( ε νε ) E σ = + 2 1 ν (A) ( ε νε ) E σ = + 2 1 ν (B) Onde: E Modulo de elasticidade σ Tensão residual longitudinal - direção da solda [Pa]; σ Tensão residual transversal - direção normal à linha da solda [Pa]; ε Deformação na direção da solda; 6826

ε Deformação na normal a linha da solda; ν Coeficiente de Poisson. RESULTADOS E DISCUSSÕES As medições das tensões nos dez pontos com o difratômetro portátil apresentaram-se compressivas e com valores independentes das distâncias em relação ao cordão de solda já que todas estão dentro da ZTA. Estes resultados obtidos por difração de raios- estão de acordo com George et al (7) que encontram tensões da mesma ordem de valor. Entretanto, as medições das tensões residuais feitas a partir dos deslocamentos mapeados na mesa de coordenadas, previamente à soldagem, apresentaram valores discordantes em relação aos raios-x. A discrepância dos resultados justifica-se pelo fato da solda ter sido realizada em múltiplos passes, onde a cada passe era produzida a plastificação (deformação heterogênea na solda e adjacências); onde as tensões residuais eram, total ou parcialmente, aniquiladas no passe seguinte. Figura 2 Tensões residuais longitudinais obtidas por difratômetro de raios-x e deslocamentos em mesa de coordenadas após a soldagem. 6827

Num processo feito em 10 passes, com plastificação e recristalizações sucessivas, era de se esperar que os deslocamentos sofridos pelos pontos mapeados previamente não epressassem eatamente o valor das tensões residuais, conforme mostrado na Figura 2. Entretanto, quando as tensões residuais foram medidas a partir dos deslocamentos dos pontos mapeados por mesa de coordenadas após tratamento térmico de recozimento na junta já soldada, os resultados obtidos por este método aproimaram-se mais daqueles obtidos por difração de raios-x; conforme mostra a Figura 3. Figura 3 Tensões residuais longitudinais obtidas por difratômetro de raios-x e deslocamentos em mesa de coordenadas após o tratamento térmico. Estas divergências de valores sugerem uma mudança de rumo nesta metodologia. Para soldagem multi-passes devem ser considerados apenas os deslocamentos finais dos pontos referenciados, após o tratamento térmico para alívio de tensões conforme resultados apresentados na Figura 3. Para isto, os pontos para análise serão marcados e referenciados numa mesa de coordenadas somente após o processo de soldagem. Nestas condições serão incluídos pontos sobre o cordão. 6828

Feito isto, a junta soldada será submetida a um tratamento para alívio de tensões e assim os deslocamentos produzidos pelo tratamento serão medidos numa mesa de coordenadas a partir dos quais as tensões serão calculadas. CONCLUSÕES Os resultados obtidos com a mesa de coordenadas mostraram que ainda necessitam ajustes, comparativamente aos valores obtidos por difração de raios-x. Para se melhorar a diferença entre os valores dos deslocamentos, deve-se realizar medições das coordenadas dos pontos mapeados no corpo de prova soldado e, após o tratamento térmico com temperatura próima à temperatura de cristalização, então medir os desvios sofridos pelos respectivos pontos. Isto é, depois de tratadas, as juntas soldadas serão submetidas a novas medições por mesa de coordenada para avaliar os deslocamentos dos pontos previamente mapeados. Devem-se considerar ainda as alterações da circularidade dos furos produzidos pela recristalização. REFERÊNCIAS 1. MACHERAUCH, E., WOHLFAHRT, H., Different Sources of Residual Stress as Result of Welding. In: Proceedings of the International Conference on Residual Stress in Welded Construction and their effect, v.1, pp. 267-280, London, 1997. 2. RODACOSKI, M. Roberto. Medição de tensões residuais com holografia eletrônica 2002. 3. BUREAU VERITAS Rules and Regulation for the Classification of Ships and Offshore Installation-Materials. Section 2. NR. 216DNCRO2E. 1997 4. ESAB, Catálogo de Produtos. Disponível em: www.esab.com.br acesso em: 11 de março 2010. 6829

5. LU, J., BOUHELIER, C., LIEURADE, H. P., BARALLE, D., MIEGE, B., FLEVANOT, J. F. (1994). Stud of Residual Welding Stress Using Step-b-step Hole Drilling and Xra Diffraction Method. Welding in the World, v. 33, n. 2, pp. 118-128. 6. OKUMURA, T.; TANIGUSGI, C. Engenharia de soldagem e aplicações. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora, 1982. 7. GEORGE L. O.; HÉLIO C. M.; JESUALDO P. F. Avaliação das tensões residuais em tubos de pequeno diâmetro soldados pelo processo TIG orbital, In: Soldag. insp. (Impr.) vol.14 no.2 São Paulo Apr./June 2009. Disponível em: http://www.scielo.br/scielo.php?pid=s0104-92242009000200003&script=sci_arttet acesso em: 23 de agosto 2010. COMPARATIVE STUDY OF RESIDUAL STRESS BY TABLE OF COORDINATES AND DR-X IN A WELDED JOINT ABSTRACT. Residual stresses in a welded joint of naval steel ASTM AH-32 was measured either b the displacements of referenced points with a coordinated table (CT) or b -ra diffraction (X-DR) after welding. For all tests, the welding was performed b a certified welder in the SMAW process, using an AWS E 7018 G3 electrode. Before welding, small holes evenl spaced were made in the specimens to be mapped on a coordinated table (CT). After labeling, the specimens were submitted to the welding process and new measurements b (CT) to evaluate the displacements produced b the tensions generated. In parallel, residual stress were measured b DR-X for validation of this new measurement methodolog. Kewords: Residual Stress, Coordinate Table, X-Ra Diffraction 6830