Resumo: A Soldagem Subaquática Molhada com Eletrodo Revestido (SMER) tem sido vastamente utilizada devido ao seu baixo custo em relação a outros processos aplicados debaixo d'água e por alcançar resultados de boa qualidade. Um dos principais problemas encontrados é a perda de ductilidade na Zona Termicamente Afetada (ZTA) devido ao rápido resfriamento. Uma opção para a redução da dureza e consequente aumento da ductilidade é a aplicação de um Tratamento Térmico Pós-Soldagem (TTPS). Entretanto, sua utilização por vezes se torna impraticável no ambiente subaquático. Uma alternativa é a utilização do próprio calor proveniente de passes subsequentes, promovendo o revenimento de regiões endurecidas (técnica do passe de revenimento). Neste trabalho foi estudado o efeito do esmerilhamento do cordão de solda após cada passe, visando otimizar o calor de passes subsequentes e controlar a dureza da ZTA no processo de soldagem molhada. Todas as soldas foram realizadas em um tanque hiperbárico simulando a profundidade de 10 m. Os resultados demonstraram que quando utilizada a técnica do esmerilhamento, o calor do passe subsequente é melhor utilizado e o revenimento promove o amaciamento de toda a extensão da ZTA, alcançando menores valores de dureza em relação ao processo convencional e dentro dos limites estabelecidos por normas reguladoras.

Abstract: Wet Welding with Coated Electrode (UWW-SMAW) has been widely used due to its low cost in relation to other processes applied underwater and for achieving good quality results. One of the main problems is loss of ductility in the Heat-Affected Zone (HAZ) due to the rapid cooling. An option to reduce hardness and consequent increase in ductility is the application of a Post Welding Heat Treatment (PWHT). However, its use becomes impractical in an underwater environment. An alternative is the use of the heat from subsequent passes, promoting tempering of hardened regions (temper bead technique). In this work, the effect of grinding the weld bead after each pass was studied in order to optimize the heat of subsequent passes and to control the hardness of the HAZ in the wet welding process. All welds were carried out in a hyperbaric tank simulating a depth of 10 m. The results showed that when the grinding technique is used, the heat of the subsequent pass is better used and the tempering promotes the softening of the entire length of the HAZ, reaching lower hardness values in relation to the conventional process and within the limits established by regulatory standards.

Resumo Por sua grande versatilidade e baixo custo, SMAW é considerado o processo de maior uso na indústria naval e offshore. Porém, como resultado de ter o arco elétrico em contato direto com o meio aquoso, o emprego da técnica é exposto à pressão hidrostática agindo na coluna de arco e na poça de fusão, assim como também, à dinâmica de geração de bolhas e a decomposição da água. A combinação destes fatores influencia na estabilidade do processo, resultando em cordões de solda com grandes quantidades de defeitos. Neste ponto em particular, destaca-se que a definição de estabilidade em UWW encontra-se pouco compreendida, fato pelo qual existem diversas opiniões na indústria e na literatura, sem ter-se explicação do fenômeno. Assim, este estudo caracteriza a estabilidade em função de uma das características elétricas do arco: a polaridade. A configuração deste último fator define as características resultantes na junta; deste modo, os fenômenos de catodo e anodo que governam a geração de calor influenciam no formato do cordão ou na taxa de fusão do consumível. Nesta pesquisa, foram utilizados um eletrodo rutilico comercial e um consumível que apresenta resultados promissores em matéria de propriedades mecânicas e teor de Hidrogênio Difusível: WW70.

Abstract Due to of its great versatility and low cost, SMAW is considered the most used process in the naval and offshore industry. However, as a result of having the electric arc in direct contact with the aqueous medium, the use of the technique is affected by the hydrostatic pressure acting on both the arc column and melting pool, as well as the dynamics of bubble generation and water decomposition. The combination of the above factors influences the process stability, resulting in weld beads with large amounts of defects. In this particular point, it is emphasized that the definition of stability in UWW is poorly understood, a fact by which there are diverse opinions in industry and literature, without explanation of the phenomenon. Thus, this study characterizes the stability in function of one of the electric characteristics of the arc: the polarity. The configuration of this last factor defines the resulting characteristics in the joint; thus, the cathode and anode phenomena that govern the generation of heat influence the shape of the bead or the fusion rate of the consumable. In this research, it was used a commercial rutile electrode and a consumable that shows promising results in terms of mechanical properties and Diffusible Hydrogen content: WW70.

Em soldagem subaquática molhada, a ocorrência de poros e trincas a frio pode ter um efeito bastante prejudicial nas propriedades mecânicas da junta soldada. O hidrogênio contribui diretamente para o aparecimento destas duas descontinuidades. A quantidade de hidrogênio difusível (Hdif) no metal de solda pode ser influenciada por diversos fatores. Todavia, pouco se sabe sobre a influência da profundidade de soldagem (pressão) sobre a quantidade de Hdif no metal de solda. Neste trabalho, diversas medições de hidrogênio difusível foram feitas nas profundidades de 0,30 m, 10 m e 20 m e 30 m em soldagem molhada. O consumível utilizado foi o eletrodo comercial E6013 envernizado. As medições de hidrogênio difusível foram feitas através do método da cromatografia. Para medição de porosidade foi utilizado o método macrográfico e um programa analisador de imagem. O hidrogênio residual também foi medido. Os resultados mostraram que o hidrogênio difusível reduziu significativamente com o aumento da pressão hidrostática ao contrário da porosidade, que aumentou com o aumento da pressão hidrostática. Não se observou alterações apreciáveis no hidrogênio residual do metal de solda. Desta forma, é possível concluir que a profundidade de soldagem afeta diversos aspectos da soldagem subaquática molhada, em especial, o hidrogênio difusível e porosidade, conforme foi observado neste trabalho.

In underwater wet welding, cold cracking and pores might have a deleterious effect in the mechanical properties of welded joint. The hydrogen might act in the occurrence of theses discontinuities. The amount of diffusible hydrogen in the weld metal can be influenced by several factors. However, not yet known whether the depth of welding (pressure) affects the amount of diffusible hydrogen in weld metal. In this work, several measurements of diffusible hydrogen were made at following depth: 0.30 m, 10 m, 20 m and 30 m atwet welding. The electrode used was commercial waterproofed E6013. The diffusible hydrogen measurements were made through the gas chromatography method following the AWS D3.6M procedure. The porosity was measured using the macrographic method and an image analyser program. The residual hydrogen also was measured. The results showed that diffusible hydrogen reduced substantially as the hydrostatic pressure increased. The porosity increased as the hydrostatic pressure increased. It was not observed changes in the residual hydrogen of the weld metal. So, it is possible to conclude that the welding depth affects several aspects of the underwater wet welding, in special, the diffusible hydrogen and porosity.

La configuración estructural de los electrodos tubulares revestidos brinda un atractivo campo de investigación metalúrgica y tecnológica en la soldadura subacuatica mojada. Por esta razón, en este trabajo se presentan los experimentos desarrollados con electrodos tubulares revestidos usando como base el revestimiento rutílico (6013). Se formularon tres diferentes mezclas de polvos, con las cuales se llenaron las cavidades de los alambres tubulares. Finalmente se seleccionaron dos electrodos a los cuales se les aplicó el barniz impermeabilizante modificado con mezclas pirometalúrgicas. Los depósitos se realizaron en un acuario con una capa de agua de 1 m. Los resultados obtenidos revelaron que la mezcla pirometalúrgica formada por óxido de manganeso y aluminio tanto en el interior del electrodo como en el barniz impermeabilizante brindó los mejores resultados en el comportamiento tecnológico y metalúrgico de la soldadura subacuatica mojada, mostrando que los electrodos tubulares revestidos constituyen una alternativa viable para el desarrollo de consumibles para el proceso de soldadura mojada.

The structural configuration of the tubular coated electrodes offers an attractive field of metallurgical and technological investigation on the underwater wet welding. For this reason, in this work the developed experiments with tubular coated electrodes using as base the covering of the rutile electrode (6013) are presented. Three different powder mixtures were formulated and filled the tubular wires cavities. Finally two electrodes were selected and the waterproof varnish with pirometallugical mixtures was modified. The deposits were made in an aquarium with a water layer of 1 m. The obtained results revealed that the mixture formed by manganese oxide and aluminum as inside the electrode as in the waterproof varnish offered the best results in the technological and metallurgical behaviors of the underwater wet welding, showing that the tubular coated electrodes constitute a viable alternative for the development of consumable for the wet welding process.

The pores and cracks formations in weld bead during underwater wet welding are the main cause that prevent to reach the required mechanical properties of the weld metal. These defects are closely associated with the decomposition of the water molecule under conditions of electric arc. In this paper the thermodynamic calculations of the complex process of the water decomposition under the conditions of high temperatures of electric arc to a pressure of one atmosphere of steam is exposed. The values of the partial pressures of the five main products of the vaporizations and decomposition of the water (H2O(g), H2, O2, H and O) are calculated for temperatures among 1870 and 4000 K. Due to the fact that atomic hydrogen is the main responsible for the pore formation in the weld metal its partial pressure as function of partial pressures of atomic oxygen and steam (water vapor) is expressed. Values of hydrogen solubility in the liquid metal in conditions of underwater wet welding at 50 and 100 m of depth and, a comparison between the thermodynamic calculation and porosity measurement results are presented.

Las formaciones de poros y grietas en los cordones de soldadura durante la soldadura subacuatica mojada son las principales causas que impiden alcanzar las propiedades mecánicas requeridas en el metal de soldadura para que estas possam ser utilizadas em aplicações de responsabilidade. Estos defectos están estrechamente asociados a la descomposición de la molécula de agua en las condiciones del arco eléctrico. En el presente trabajo se expone los cálculos termodinámicos sobre el complejo proceso de la descomposición del agua en las condiciones de las altas temperaturas de arco eléctrico a una presión de una atmósfera de vapor. Los valores de las presiones parciales de los cinco principales productos de la evaporización y descomposición del agua (H2O(g), H2, O2, H y O) son calculados a temperaturas entre 1870 y 4000 K. Debido a que el hidrógeno atómico es el principal responsable de la formación de poros en el metal de soldadura es que se expresa finalmente su presión parcial en función de las presiones parciales del oxígeno atómico y vapor de agua. Se expone valores de la solubilidad del hidrógeno en el metal líquido en las condiciones de la soldadura subacuatica mojada a 50 y 100 m de profundidad y finalmente se compara los resultados obtenidos por cálculos termodinámicos con las mediciones efectuadas en soldaduras realizadas a 50 y 100m de profundidad.