Resumo em Espanhol:

Resumen Los aceros inoxidables dúplex poseen una microestructura dual (ferrita y austenita) con contenidos aproximadamente iguales y se caracterizan por tener buena soldabilidad, buenas propiedades mecánicas y una alta resistencia a la corrosión generalizada y localizada. Gracias a estas características, estos aceros son los principales materiales a emplear en cañerías con altas exigencias, ampliamente utilizados en varias industrias, principalmente la petroquímica. Dichas propiedades están controladas por la composición química, el equilibrio microestructural y la ausencia de compuestos intermetálicos. El objetivo de este trabajo fue estudiar la influencia de la composición química del metal de aporte y el calor aportado sobre la microestructura y las propiedades mecánicas en juntas soldadas de cañerías de acero inoxidable dúplex. El metal base utilizado fue un acero inoxidable dúplex UNS S31803 de 8” de diámetro y 8,18 mm de espesor y los metales de aporte fueron dos alambres tubulares que depositan aceros inoxidables dúplex y lean dúplex (AWS A5.22: E2209T1-1 y E2209T1-G), mediante el proceso de soldadura semi-automático bajo protección gaseosa, soldados con alto y bajo calor aportado. De cada probeta se extrajeron muestras donde se determinó la composición química, se realizó la caracterización microestructural y se determinaron las propiedades mecánicas (dureza, tracción y Charpy-V).

Resumo em Inglês:

Abstract Duplex stainless steels are characterized by good weldability and mechanical properties; they also present a high resistance to general and localized corrosion. They are the main materials when welding pipes with high requirements in different industries, mainly oil and gas. These steels have a microstructure consisting of two phases: 50% austenite and 50% ferrite, approximately, and their properties depend on the maintenance of this ratio and the total chemical composition. The aim of this work was to study the influence of both the chemical composition of the filler metal and the heat input used when welding, on the microstructure and mechanical properties in welded duplex stainless steel pipes. Base metal used was a duplex stainless steel ASTM A790 - UNS S31803 pipe of 8” in diameter and 8.18 mm in thickness. The filler metals were two tubular wires depositing lean duplex and duplex stainless steels (AWS A5.22: E2209T -1 and E2209T1-G respectively), by semi-automatic welding process under shielding gas, with high and low heat inputs. Samples of each specimen were used to determine chemical composition, to perform the microstructural characterization and to measure mechanical properties (hardness, tensile strength and Charpy-V impact).

Resumo em Português:

Resumo Sabe-se que as velocidades de soldagem e rotacional, força axial, ângulo de inclinação e desenho da ferramenta são as principais variáveis de entrada independentes, que são utilizadas para controlar o processo de soldagem por atrito com pino não consumível, e que a taxa de geração de calor, taxa de resfriamento, força na direção de soldagem e o torque são as variáveis de resposta, que irão influenciar na evolução microestrutural e desempenho mecânico da junta soldada. Neste trabalho foi feito um estudo do comportamento destas variáveis visando o desenvolvimento de parâmetros para o aço API 5L X80 (ISO 3183 X80M). Para tanto, chapas com 12 mm de espessura, foram soldadas através de dois passes, utilizando ferramenta de nitreto de boro cúbico policristalino. Observou-se que, mantendo-se a velocidade de soldagem constante, o aumento da velocidade rotacional e /ou da força axial, tende a reduzir as forças reativas e o torque atuantes durante o processo pelo aumento da taxa de geração de calor. Por outro lado, mantendo-se essas variáveis constantes, o aumento da velocidade de soldagem tende a aumentar as forças e o torque, uma vez que para o aço, este parâmeto desempenha um papel significativo na taxa de geração de calor durante o processo.

Resumo em Inglês:

Abstract It is known that welding and rotational speeds, axial force, the inclination angle, and the tool design are the main independent input variables which are used to control the process of friction stir welding, and the heat generation rate and cooling, force in the welding direction and torque are the response variables that will change the microstructural evolution and mechanical performance of the welded joint. In this work, the behavior of these input and response variables aiming the development of friction stir welding process applied to steel API 5L X80 (ISO 3183 X80M) steel were studied. For this purpose, plates with 12 mm thick were welded by two passes using polycrystalline cubic bore nitrite tool. It was observed that, while keeping the welding speed constant, an increase in spindle speed and /or axial force, tends to reduce the reactive forces and the torque acting during the process by increasing of the heat generation rate. Otherwise, keeping spindle speed and axial force constants, the welding speed rising the forces and torque, allowing the welding speed plays a significant role in the heat generation rate during the process.

Resumo em Português:

Resumo A soldagem das chapas de aço galvanizado, em sua grande maioria é realizada através do processo de soldagem a ponto por resistência elétrica, principalmente no setor automotivo. Apesar de suas vantagens, no momento em que ocorre a fusão a pressão exercida pelo eletrodo vence a resistência do material culminando em uma leve penetração do eletrodo no metal base. Este fenômeno é denominado de indentação. Neste contexto, este trabalho estudou a indentação do ponto soldado, com o objetivo de determinar a penetração do eletrodo por meio de um método não destrutivo. Para isto, foram avaliados os sinais gerados por um sensor que registra o deslocamento do eletrodo durante as fases do processo de soldagem a ponto, utilizando como base, a leitura da expansão térmica da chapa de aço galvanizado. A profundidade da indentação foi revelada graficamente pelo sensor de deslocamento do eletrodo em comparação a medição realizada com o relógio apalpador por métodos estatísticos. Evidências mostraram que o sinal de deslocamento do eletrodo, mostrou ser um eficiente método na determinação da indentação no processo de soldagem a ponto por resistência elétrica em chapas de aços galvanizados.

Resumo em Inglês:

Abstract The welding of galvanized steel plates, mostly takes place via the welding process to the resistance spot welding, especially in the automotive sector. Despite its advantages, which occurs when the melt pressure exerted by the electrode overcomes the resistance of the material culminating in a light penetration of the electrode base metal. This phenomenon is called indentation. In this context, this paper studied the indentation spot welded, in order to determine the penetration of the electrode through a non-destructive method. To this, were evaluated signals generated by a sensor which registers the displacement of the electrode during the phases of the welding process to the point, using as basis, the reading of thermal expansion of the galvanized steel sheet. The deepness of indentation was revealed graphically by the electrode of the displacement sensor compared the measurement performed with the probe clock by statistical methods. Evidence has shown that the electrode displacement signal, proved to be an efficient method for determination of the indentation in the welding process to the point electric resistance of galvanized steel sheets.

Resumo em Português:

Resumo O conhecimento das tensões residuais geradas nos processos de soldagem apresenta especial importância no desempenho das estruturas e componentes soldados, pois durante a vida em serviço eles estarão sujeitos a diferentes níveis de carregamentos, que associados aos campos de tensões residuais pré-existentes podem levar à ruptura inesperada. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo estudar o nível das tensões residuais geradas em juntas soldadas, pelo processo arame tubular (FCAW - Flux Cored Arc Welding), de aço ASTM A 131 Grau A, usadas na construção naval, por difração de raios-X, usando a técnica do sen2ψ. Foi realizado um estudo comparativo das mudanças nos campos de tensões quando adotadas restrições para manter a geometria de projeto da junta, bem como uma análise numérica computacional pelo método de elementos finitos, com os resultados obtidos pelo método experimental. A maioria dos resultados das tensões residuais mostrou que houve similaridade qualitativa, na sua natureza, entre o modelo e os experimentos nas regiões da zona termicamente afetada e do metal de solda. As análises de microdureza Vickers e a caracterização microestrutural por microscopia óptica das juntas soldadas complementaram o presente estudo.

Resumo em Inglês:

Abstract The knowledge of the residual stresses generated on the welding processes implies special relevancy in welded structures and components, because during his service life they will be working at several loading conditions that associated to the pre-existing residual stresses fields they can lead to a catastrophic failure. In this context, the present work has the purpose to study the residual stresses field generated in joints welded by the FCAW (Flux Cored Arc Welding) process, of ASTM A 131 grade A steel, used in ship construction, by X-ray diffraction, using the sin2ψ technique. It was realized a comparative study of the changes in the stress fields when adopted restrictions in order to maintain the design of the joint, as such a numerical computational analysis by the finite element method, with the results of the experimental analysis. The majority of residual stresses results had demonstrated qualitative similarity in their nature between the model and the experimental work in the heat affected region and welded zone. The Vickers microhardness analysis and microstructural characterization by optical microscopy had complemented the present work.

Resumo em Português:

Resumo Os aços de alta resistência microligados ao nióbio têm mostrado ser uma boa opção para fabricação de perfis estruturais, utilizando os conceitos já desenvolvidos para a indústria de gás e óleo. Entretanto, a definição das reais necessidades em termos de soldagem desta família de aços não está bem descrita nas normas de soldagem mais utilizadas pelo setor. Este trabalho demonstra a construção e avaliação de um Atlas de Soldagem produzido através de simulações físicas (Gleeble e dilatometria) e ensaios mecânicos de amostras simuladas. O objetivo é que o atlas de soldagem seja uma ferramenta orientativa para melhor definição das faixas de parâmetros para soldagem desta classe de material. A metodologia proposta foi aplicada a um aço ARBL bainítico da classe 65 ksi. Foi possível determinar com mais segurança a faixa de energia de soldagem recomendada, inclusive quanto à necessidade ou não do uso de pré-aquecimento, e evidenciar que as simulações são comparáveis a soldas reais. Esta abordagem mostrou trazer benefícios, como redução de custos com processo de pré-aquecimento desnecessário.

Resumo em Inglês:

Abstract Niobium microalloyed steels have shown to be an excellent solution for fabrication of structural beams, employing concepts already developed for the oil and gas industry. However, the definition of the actual welding related needs of this family of bainite steels is not well described in the welding standards mostly used in the structural construction sector. This paper demonstrates the construction and assessment of a Welding Atlas, built from using physical simulations (Gleeble and dilatrometry) and mechanical tests of the simulated specimens. The objective is to have the Atlas as a guiding tool to improve the parametrization for welding this class of steels. The proposal methodology was applied to a HSLA bainitic steel class 65 ksi. It was possible to determine with more accuracy the recommended energy range of the weld, including the need or not of preheating, and show that they were comparable with actual welds. The methodology shows benefits including a safer parametrization and cost savings resulting from unnecessary preheating elimination.

Resumo em Português:

Resumo Este trabalho utilizou metodologia proposta por teorias de Projeto de Experimentos para quantificar o efeito da energia de soldagem, espessura da aba e espessura da alma na distorção angular em juntas de filete soldadas pelo processo MIG/MAG com modo de transferência curto-circuito. A Análise de Variância identificou como significativos o efeito da energia de soldagem, da espessura da aba e a interação dos fatores energia de soldagem e espessura da aba. Observou-se menores distorções para a combinação de maior energia de soldagem e menor espessura de aba, e para menor energia de soldagem e maior espessura de aba. Adicionalmente, demonstrou-se que o gradiente de temperatura na aba da junta não determina a máxima distorção angular, e sim a máxima temperatura atingida na superfície inferior da aba, com máxima distorção angular obtida para temperatura atingida de 425 °C em ponto na superfície inferior da aba e paralelo à margem do cordão.

Resumo em Inglês:

Abstract This work uses a methodology proposed by Experimental Design theories to quantify the effect of heat input, flange thickness and web thickness on angular distortion in welded T- joints by the MIG / MAG process with short-circuit transfer mode. The analysis of Variance identified as significant the effect of the heat input, the thickness of the flange and the interaction of the factors of heat input and thickness of the flange. Minimum distortions were observed for the combination of higher heat input and lower flange thickness, and for lower heat input and higher flange thickness. Additionally, it was demonstrated that the temperature gradient in the flange does not determine the maximum angular distortion, but the maximum temperature reached in the lower surface of the flange, with maximum angular distortion obtained for a temperature reached of 425 °C in point in the lower surface of the flange and parallel to the edge of the weld bead.

Resumo em Inglês:

Abstract The stress concentration factors (SCFs) in welded connections usually occur at zones with high stress levels. Stress concentrations reduce the fatigue behavior of welded connections in offshore structures and cracking can develop. By using the grinding technique, cracking can be eliminated. Stress concentration factors are defined as a ratio of maximum stress at the intersection to nominal stress on the brace. Defining the stress concentration factor is an important stage in the fatigue behavior of welded connections. Several approaches have evolved for designing structures with the classical S-N approach for estimating total life. This work correlates to the stress concentration factors of T-welded connections and the fatigue behavior. Stress concentration factors were computed with the finite element employing 3D T-welded connections with intact and grinding depth conditions. Then, T-welded connections were constructed with A36 plate steel and welded with E6013 electrodes to obtain the stress-life (S-N) approach. The methodology from previous works was used to compute the SCF and fabricate the T-welded connections. The results indicated that the grinding process could restore the fatigue life of the T-welded connections for SCFs values in the range of 1.29. This value can be considered to be a low SCF value in T-welded connection. However, for higher SCF values, the fatigue life decreased, compromising and reducing the structural integrity of the T-welded connections.

Resumo em Português:

Resumo Soldagem em ângulo de componentes estruturais com espessuras dissimilares por tradicionais procedimentos, manuais ou automáticos, de soldagem podem apresentar falta de penetração, mordeduras e perfurações. A ocorrência destes defeitos se deve ao uso de uma incorreta corrente de soldagem e à falta de robustez do procedimento de soldagem diante das possíveis irregularidades geométricas nas juntas. Além disso, a profundidade das mordeduras e a quantidade de perfurações são ampliadas quando se deseja aumentar a produção. Isso se deve ao incremento da potência elétrica do arco para manter constante a quantidade de material depositado na junta em função do aumento da velocidade de soldagem. O presente artigo propõe o uso da técnica de oscilação longitudinal da tocha de soldagem, conhecida na literatura por switch back, para aumentar a produção com qualidade na soldagem. Foram usadas trajetórias de soldagem do tipo linear convencional e switch back de três passes com velocidade da tocha constante e variável (velocidade de avanço quatro vezes maior que a de retorno). O critério de aprovação dos cordões de solda foi baseado nas normas ISO de soldagem. Os resultados evidenciaram um aumento não significativo de produção com o uso da técnica switch back do tipo velocidade constante da tocha.

Resumo em Inglês:

Abstract Angle welding of structural components with dissimilar thickness by traditional, manual or automatics, welding procedures can show lack of penetration, undercut and perforations. The occurrence of these defects must be the incorrect use of the welding current and the lack of robustness of the welding procedure among the geometrical irregularity possibilities in the joints. In addition, the depth of the undercut and the quantity of the perforations are enlarged when the increase of the production is wanted. This occurs due the electrical power increment from the arc to keep constant the quantity of the material in the welding joint to get higher the welding speed. This work apply the longitudinal oscillation from the welding torch known on the literature as switch back, to increase the production with quality in welding. Were used trajectories of the type linear conventional and switch back of three steps with constant and variable torch velocity (forward velocity four times faster than the return). The weld seams approval standard was based in the welding ISO. The results showed a non-significant increase of the production with the technique switch back of the type constant speed from the torch.

Resumo em Português:

Resumo Características microestruturais e mecânicas foram avaliadas ao longo da seção transversal de juntas obtidas por soldagem (GMAW), de tubos sem costura de aço API 5L X65Q. Dois tipos de juntas foram obtidas a partir da confecção de chanfro V e ½ V. Dividindo-se as chapas soldadas em 8 camadas espaçadas de 3mm, no sentido transversal, corpos de prova foram confeccionados para ensaios de tração, microdureza Vickers e análise química. Foi realizada ainda caracterização metalográfica no metal base e nas juntas soldadas. Observou-se pequena alteração na composição química do metal de solda entre as camadas da junta V e junta ½ V. A maior taxa de resfriamento promoveu maior fração de ferrita acicular no chanfro ½ V. Alguns corpos de prova de tamanho reduzido não atenderam aos limites mínimos de escoamento e de resistência especificados na Norma API 5L, resultado atribuído à presença de descontinuidades em algumas regiões da solda. A maior microdureza Vickers da junta ½ V foi atribuída à maior presença de ferrita acicular. A adoção de chanfro estreito para aumento de produtividade na soldagem do aço em estudo não impactou negativamente as propriedades da junta, entretanto, aumentou a ocorrência de falta de fusão na face do bisel.

Resumo em Inglês:

Abstract Microstructural and mechanical characteristics were evaluated along the cross section of joints obtained by (GMAW) of seamless API 5L X65Q steel pipes. Two types of joints were obtained from the bevel V and ½ V. By the division of the welded plates into 8 layers spaced 3 mm in the transverse direction, specimens were prepared for tensile tests, Vickers microhardness and chemical analysis. In addition, metallographic characterization was performed on the base metal samples and welded joints. It was observed a small change in the chemical composition of the weld metal between the 1st and 8th layer of the V joint and ½ V joint. The higher cooling rate of the ½ V bevel promoted higher acicular ferrite content. Some specimens of reduced size did not meet the minimum tensile properties limits specified in API 5L, a result attributed to the presence of discontinuities in some regions of the weld. The highest Vickers microhardness of the ½ V joint was attributed to the greater presence of the acicular ferrite. The adoption of narrow groove to improve the welding productivity did not negatively impact the properties of the joint, however, increased the occurrence of lack of fusion in the bevel face.

Resumo em Português:

Resumo O principal processo de união de chapas em veículos é a soldagem por resistência elétrica a ponto (RSW – Resistance Spot Welding). Quando em trabalho os pontos de solda da estrutura do veículo sofrem esforços de tração, cisalhamento e torção, possuindo menor resistência ao esforço de torção. A correta caracterização da robustez da junta soldada é de extrema importância para garantia da segurança do veículo. Por isso é fundamental o domínio da reação aos esforços, para o correto dimensionamento do ponto. Para o esforço de tração e cisalhamento, são utilizados ensaios com modo de falha e relação entre parâmetros e esforços bem conhecidos. Para o ensaio de torção, recentemente foi proposto um equipamento automatizado, compacto e de simples manuseio. Portanto, o objetivo deste trabalho é avaliar influência dos parâmetros: tempo e corrente de soldagem no resultado do ensaio. Foram soldados corpos de prova com 0,91mm de espessura mantendo a corrente em 4,25kA, 5,0kA e 5,75kA e variando o tempo de soldagem em 10, 30, 50, 70 e 90 ciclos. Os ensaios demostraram uma grande influência da corrente de soldagem na curva característica do ensaio de torção, fenômeno que não se repetiu para o tempo de soldagem.

Resumo em Inglês:

Abstract The main process of joining plates in vehicles is Resistance Spot Welding. When in work the spot weld of the vehicle structure suffer tensile, shear and torsional stresses having less resistance to torsion. The correct characterization of the strength of the welded joint is of extreme importance to guarantee the safety of the vehicle. It is fundamental knowing the reaction to the efforts for the correct design of the point. For strength and shear stress, tests are used with known failure mode and relationship between parameters and stresses. For the torsion test, automated, compact and simple handling equipment has recently been proposed. Therefore, the objective of this work is evaluate the influence of the parameters: time and welding current in the test result. It was welded with specimens of 0.91mm thickness, maintaining the current at 4.25kA, 5.0kA and 5.75kA and varying the welding time at 10, 30, 50, 70 and 90 cycles. The tests showed a great influence of the welding current on the torsion test characteristic curve, a phenomenon that was not repeated for the welding time.