Resumo em Português:

O fenômeno das bolhas no processo de soldagem subaquática molhada é de vital influência na qualidade final das soldas. O bom entendimento da formação e colapso das bolhas juntamente com o conhecimento do comportamento dos parâmetros de soldagem no decorrer do processo podem proporcionar melhorias nas práticas utilizadas na soldagem subaquática e, consequentemente, melhorias na qualidade final da solda. Para entender e tentar correlacionar o fenômeno de crescimento, destacamento e frequência das bolhas com os sinais elétricos ao longo do processo de soldagem, este trabalho foi desenvolvido. Foram feitos cordões sobre chapa a 0,50 m de profundidade com três tipos de eletrodos revestidos comerciais, E6013, E7018 e E7024. Para visualização da formação, destacamento e contagem das bolhas foi realizada a filmagem em alta velocidade do processo, juntamente com a aquisição dos sinais elétricos do mesmo. Pôde-se então tentar correlacionar a frequência das bolhas com variações dos sinais elétricos observados durante o process. Observou-se nos dados de corrente que o número médio de variações abaixo de 5% da corrente média assemelha-se com o a taxa média de destacamento das bolhas. Assim concluiu-se a possibilidade de haver uma relação entre o destacamento das bolhas com determinada variação na corrente.

Resumo em Inglês:

The bubble phenomenon in underwater wet welding is very important in the weld's final quality. A good understanding of the formation and collapse of the bubbles with the knowledge of the welding parameters behavior along the process can improve the practices used in the underwater welding and, consequently, improve the final weld quality. To understand and try to correlate the phenomenon of growth, detachment and frequency of the bubbles with the electrical signals along the welding process this work was done. Three commercial covered electrodes, E6013, E7024 e E7018 were used to made beds on plate in a depth of 0,50 m. To visualize the formation, detachment and counting of the bubbles a high speed camera was used to record the process, together with electrical signals acquisition. So it was possible try to correlate the bubble frequency with the electrical signals observed along the process. That was observed in the currents data that the average number of variations under 5% of the average current is similar with the average rate of bubbles detachment. Therefore was concluded the possible relationship of the bubble detachment with a determined variation in the current.

Resumo em Português:

A técnica de soldagem subaquática molhada com eletrodos revestidos apresenta um crescente potencial de aplicação para reparos submarinos em elementos estruturais de unidades flutuantes de produção de petróleo (profundidade até 20 m). Porém, ela apresenta problemas tais como o maior risco de fissuração a frio e de formação acentuada de porosidade. O presente trabalho tem como objetivo melhorar a resistência mecânica do metal de solda de um eletrodo experimental do tipo oxi-rutílico. Foram estudadas as influências de adições de Mo (até 0,4% no metal de solda) na microestrutura e em propriedades mecânicas. As soldas foram realizadas em simulador de soldagem subaquática em profundidade equivalente de 10m utilizando um sistema de soldagem por gravidade. As análises das micrografias mostrou que o aumento do teor de Mo no metal de solda diminui significantemente o tamanho médio de grão da região reaquecida de grãos finos. O aumento do teor de Mo no metal de solda resultou, ainda, em aumento do limite de resistência à tração sem perdas de tenacidade e ductilidade até aproximadamente 0,25%Mo.

Resumo em Inglês:

the underwater wet welding with coated electrodes technique is undergoing an important use growth in underwater repairs of oil production floating unit's structural elements (up to 20 m depth). However, it presents problems such as increased risk of cold cracking and sharp porosity formation. This work aims to improve the weld metal's mechanical strength through the addition of molybdenum to experimental oxy-rutilic type electrodes. Both the microstructure and the mechanical properties of weld metals were studied while electrodes would receive additional Mo (up to 0.4%). The welds were done using a gravity welding system placed in an underwater welding simulator with an equivalent depth of 10 m. Analyses of micrographics shown that the increased level of Mo in weld metal (a) decreases significantly the average grain size of fine-grained reheated region while (b) increases tensile strength limit without loss of toughness and ductility up to 0,25% Mo approximately.

Resumo em Espanhol:

Este trabajo presenta la evaluación de la incertidumbre de las mediciones realizadas para la determinación de los parámetros de consumo de electrodos de recargue, dando énfasis a la medición de masa. Para ello fueron realizados tres depósitos a tres niveles de corriente (120 A, 145 A y 160 A, respectivamente), registrándose el tiempo de soldadura, la longitud del cordón, así como la masa inicial y final de las probetas y de los electrodos. A partir de los datos anteriores fueron determinados los parámetros de consumo. Fue calculada la incertidumbre asociada a la masa de las probetas, a la masa consumida del electrodo, a la masa depositada y a los parámetros de consumo. Al finalizar el trabajo se comprobó que el rendimiento del depósito muestra un comportamiento decreciente con la corriente, siendo el mejor resultado de (74,12) % para una corriente de soldadura de 120 A. Los valores de incertidumbre expandida para el rendimiento varían entre 1,47 % y 2,41 %, para la tasa de consumo fueron obtenidos valores entre 0,4 g/min y 0,6 g/min, mientras que para la tasa de deposición la incertidumbre varía de 0,6 g/min a 0,7 g/min.

Resumo em Inglês:

This work presents the evaluation of the uncertainty of the measurements to determine the consumption parameters of hardfacing electrode, emphasizing the mass measurement. The experimentation was carried out obtaining deposits at three levels of current (120 A, 145 A y 160 A) and measuring the time spent in welding, the length of the welds the test plate and electrode mass (initial and final). Based on these results, the consumption parameters were also determined. The uncertainty related to the measurements the mass of the samples, the mass consumption of the electrode, the deposited mass and consumption parameters was determined. The results showed that the deposition efficiency increase as a function of the current, turning the best result (74.12 %) at 120 A. The expanded measurement uncertainty associated to consumption parameters changed between 1.47% and 2.41% for the deposition efficiency, 0.4 g/min and 0.6 g/min for the consumption rate vary of 0.6 g/min to 0.7 g/min for the deposition rate.

Resumo em Português:

A soldagem ATIG é uma variante simples do processo TIG convencional que permite aumentar a penetração da solda e, por exemplo, possibilitar a soldagem em um passe, com penetração total e sem abertura de chanfro, para juntas com espessura de 5 mm ou mais. Diferentes mecanismos foram propostos para explicar este efeito com destaque para o da contração do arco pela presença de íons negativos e o da alteração no movimento de metal líquido na poça de fusão associada com variações da tensão superficial em função da temperatura. O presente trabalho avalia o efeito da quantidade de um fluxo de um componente (óxido de cromo III, Cr2O3) colocado na superfície da peça e de adições de KClO4 e Al2O3 no formato do cordão de solda. Foram realizados três conjuntos de experimentos consistindo na deposição de cordões sobre chapa de aço inoxidável austenítico ABNT 304 com 5 mm de espessura. No primeiro conjunto, variou-se a quantidade de fluxo usada, no segundo, estudou-se o efeito de adições de KClO4 e, no terceiro, de Al2O3. Foram medidos os sinais elétricos (corrente e tensão) durante a soldagem e, em seções transversais dos cordões, a largura, a penetração e a área do cordão. Os resultados indicaram uma pequena variação na tensão de soldagem (aumento inferior a 1 V) na passagem da soldagem TIG para a ATIG. A concentração superficial de fluxo afetou a penetração da solda, ocorrendo um aumento brusco de penetração e área do cordão para concentrações entre 7,5 e 15 g/m², seguido por uma variação mais suave para concentrações maiores (até 120 g/m²). Por outro lado, enquanto a adição de KClO4, claramente reduziu o aumento de penetração causado pelo fluxo, a adição de Al2O3 teve um efeito menos significativo no processo.

Resumo em Inglês:

Active flux TIG (ATIG) welding is a simple variant of conventional TIG welding that allows a major improvement in weld bead penetration. Different mechanisms have been proposed to explain the effect of flux. The most accepted ones consider the arc contraction by negative ions vaporized from the flux and liquid metal flow alterations in the weld pool caused by changes the surface tension values. This paper evaluates the effect of one component (Cr2O3) flux concentration and additions of KClO4 and Al2O3 on ATIG welding bead shape. Three sets of bead-on-plate weld tests were performed on 5 mm thick AISI 304 steel plates. Electric current and voltage were measured during each welding trial and the resulting bead geometry was evaluated in cross sections of the weld. Results indicated only minor variations in voltage during the transition from TIG to ATIG welding. Surface flux concentration affected weld bead penetration, and maximum penetration was obtained with flux densities between 15 and 60 g/m². On the other hand, the addition of KCLO4, despite this being a strong oxidizer, reduced weld penetration. A similar effect was linked to additions of Al2O3 to the flux.

Resumo em Português:

Atualmente os aços inoxidáveis martensíticos tem sido utilizados para a fabricação de turbinas hidráulicas, devido principalmente a sua elevada tenacidade. Entretanto, estes aços apresentam algumas restrições com relação à regiões recuperadas por soldagem, principalmente em razão da formação de martensita não revenida, a qual gera redução na tenacidade. Considerando as aplicações de reparo de turbinas hidráulicas, há grande interesse em desenvolver procedimentos de soldagem que elevem a tenacidade ao impacto e evitem os tratamentos térmicos pós-soldagem (TTPS). O presente trabalho busca analisar a influência da temperatura de interpasse na microestrutura, tenacidade ao impacto e propagação de trincas por fadiga nas uniões soldadas multipasse do aço inoxidável martensitico CA6NM usando AWS410NiMo como metal de adição, e processo TIG (tungsten inert gas). Observou-se a influência da temperatura de interpasse na formação de ferrita d, com formação intergranular no campo bifásico δ+γ, na amostra com temperatura interpasse de 80ºC, enquanto que na amostra soldada a 150ºC a formação de ferrita d ocorreu principalmente no campo monofásico. A alteração na formação da ferrita d, com a menor temperatura, promoveu um aumento na tenacidade ao impacto e uma diminuição na velocidade de propagação de trinca, quando comparada com a amostra soldada com maior temperatura de soldagem. Os resultados obtidos indicam que o processo TIG apresenta-se como uma excelente alternativa para o reparo do aço CA6NM, observando-se também uma influência significativa da temperatura de interpasse.

Resumo em Inglês:

Martensitic stainless steels have been used for hydraulic turbines manufacturing, because its high toughness. However, these steels have some restrictions regarding regions recovered by welding, mainly by non-tempered martensite formation, promoting toughness reduction. Concerning hydraulic turbine repairs, there is a great interest in welding procedures development that promotes a better toughness, without post welding heat treatment (PWHT). The mainly objective of this paper is analyze the influence of interpass temperature on the microstructure, impact toughness and fatigue crack propagation in CA6NM martensitic stainless steel multipass welded joints, with AWS410NiMo filler metal, with GTAW (gas tungsten arc welding). It was observed the interpass temperature influence on ferrite δ formation, observing intergranular ferrite d formation on the d+g field in 80 ºC interpass temperature, while the sample welded at 150 ºC the formation of ferrite d occurs mainly in the δ monophase field. Ferrite d formation with the lowest temperature interpass promoted an increase in impact toughness and a decrease in the fatigue crack propagation when compared with 150ºC interpass temperature sample. It was observed that GTAW process can be an excellent alternative for CA6NM hydraulic turbine repair, it was also observed a significant interpass temperature influence.

Resumo em Português:

Realizou-se a avaliação de metal de solda com resistência a tração superior à 860MPa, para utilização na soldagem de aço grau R4 da norma IACS W22. Para tanto, foram soldadas juntas multipasse com preaquecimentos realizados à 200 e 250ºC pelo processo eletrodo revestido, utilizando um consumível com 4,0mm de diâmetro e cuja composição base é C-0,06%, Mn-1,89%, e Ni-2,95%. Após a soldagem foram realizados ensaios mecânicos e metalográficos em corpos-de-prova retirados integralmente do metal depositado nas condições de como soldado e após tratamento térmico pós-soldagem realizados à 600ºC por 2 horas. Os resultados mostraram que os metais de solda obtidos apresentaram propriedades mecânicas adequadas para todas as condições de análise, propiciando resultados superiores aos mínimos requeridos para a utilização na soldagem do aço grau R4 utilizados em equipamentos de ancoragem de plataformas de petróleo. A análise metalográfica permitiu clarificar a microestrutura presente e explicar o comportamento das propriedades mecânicas após o tratamento térmico.

Resumo em Inglês:

A weld metal with tensile strength higher than 860 MPa for the welding of a IACS W22 R4 Grade Steel was evaluated. Welded joints with preheat of 200 and 250ºC were produced by SMAW process using 4.0 mm diameter covered electrodes in multipass technique whose basic composition was: C-0,06%, Mn-1,89%, e Ni-2,95%. After welding, mechanical and metallographic tests were done in all-weld metal samples in both as-welded and post welded heat treatment conditions performed at600ºC for 2 hours. The results show that the obtained weld metals have mechanical properties higher than the minimum required for the welding of a IACS W22 R4 Grade steel in all condition analysis, which makes possible to attain an adequate strength/toughness relationship for high strength steel applied in mooring equipments. The metallographic analysis allowed the identification of microstructure and, consequently, the behavior of the mechanical properties after post weld heat treatment.

Resumo em Português:

A técnica de difração de neutrões é usada neste artigo para estudar amostras ferríticas, revestidas comaços inoxidáveisausteníticos através de soldadura por arco submerso. Este procedimento é frequentemente usado no fabrico de equipamentos de processo para as indústrias química e nuclear, por facilidade de execução e razões económicas. A principal desvantagem deste processo de revestimento é a fissuração que frequentemente ocorre na interface material base/soldadura, potenciada pela presença de tensões residuais resultantes da operação de soldadura, a qual pode ser minimizada com a realização de tratamentos térmicos de relaxação de tensões. As amostras foram produzidas a partir de placas em aço ao carbono, tendo uma das superfícies sido revestida com dois tipos de aço inoxidável. Para a primeira camada foi usado um elétrodo EN 12072 - S 23 12 2 L e para a segunda e a terceira camadas foi usado um elétrodo EN 12072 - S 19 12 3 L. Após a soldadura, as amostras foram submetidas a um tratamento térmico de relaxação de tensões, durante 1 hora, à temperatura de 620ºC. Os perfis de tensões residuais obtidos por difração de neutrões evidenciam a relaxação de tensões residuais após o tratamento térmico realizado. A técnica de difração de neutrões revelou-se muito adequada na avaliação de tensões residuais neste tipo de ligações.

Resumo em Inglês:

The neutron diffraction is a non-destructive technique, particularly suitable for the analysis of residual stress fields in welds. The technique is used in this article to study ferritic samples, coated by submerged arc welding using stainless steel filler metals. This procedure is often used for manufacturing process equipment for chemical and nuclear industries, for ease of implementation and economic reasons. The main disadvantage of that processes is the cracking phenomenon that often occurs at the interface between the base material and coatings, which can be minimized by performing post-weld stress relief heat treatments. The samples analyzed in this study were made of carbon steel plates, coated by submerged arc welding two types of stainless steel filler metals. For the first layer was used one EN 12 072 - S 2 U 23 12 electrode, while for the second and third layers were used an EN 12 072 - 19 12 3 S L electrode. After cladding, the samples were submitted to a post-weld heat treatment for 1 hour at 620ºC. The residual stress profiles obtained by neutron diffraction evidence the relaxation of residual stress given by the heat treatment.

Resumo em Português:

Os aços inoxidáveis Duplex (AID) aliam uma excelente resistência à corrosão com elevada resistência mecânica devido à fina microestrutura bifásica composta por quantidades similares de ferrita (δ) e austenita (γ). Portanto, estas ligas são utilizados em tubulações e equipamentos industriais onde se requer elevada relação resistência/peso, especialmente em empreendimentos de construção e montagem off-shore. Entretanto, as condições operacionais, na soldagem de campo, podem promover um significativo desbalanço microestrutural destas fases, resultando em decréscimo das propriedades mencionadas. A inspeção com o ferritoscópio é uma avaliação normalmente utilizada nestas atividades. Durante a avaliação com esta técnica pode ocorrer a rejeição da junta soldada quando o metal de solda se encontra com valores de ferrita fora das faixas estabelecidas pelas especificações de projeto. Assim, torna-se importante a análise destas juntas, com outras técnicas complementares, tal como a utilização das réplicas metalográficas. Este fato motivou a avaliação da proporção de fases em spools de AID de espessuras relativamente finas, soldados no campo, comparando-se as técnicas não destrutivas descritas. Os resultados denotam valores semelhantes, contudo o resultado pode ser influenciado pela forma e condições superficiais da junta soldada.

Resumo em Inglês:

Duplex stainless steels are high strength and corrosion resistant alloys, whose properties are devoted to the fine microstructure composed by similar amounts of ferrite and austenite and also to the high concentrations of Cr, Mo and N in solid solution. Not for coincidence, duplex steels are extensively used in chemical and petrochemical industries. However, welding operations conditions can promote the unbalance of the ferrite/austenite proportions mainly in the welding metal, with decrease of the properties mentioned. For this reason, non destructive measurements of ferrite content, by ferritoscope, is used after welding pipes. Ferritoscope is a commercial instrument which uses the initial magnetic permeability to analyze the ferrite content in duplex and austenitic stainless steels. The inspection with ferritoscope is a procedure commonly used in building and assembly of spools of duplex and superduplex stainless steels. The objective of this work was to evaluate the amounts of phases in the welding metal for different spools welded in the field by use of ferritoscope and metallographic replica techniques. The results showed that the two techniques measured similar values of ferrite and austenite, but ferritoscope analysis can be influenced by shape and surface conditions of the welded joint.

Resumo em Português:

Aços temperados e revenidos de alta resistência (Q&T) oferecem vantagens econômicas óbvias originadas de sua benéfica razão resistência e custo ou peso. Estes aços são normalmente soldados com consumíveis ferríticos e, por esta causa, apresentam alto risco de trinca de hidrogênio. O uso de consumíveis de aços inoxidáveis austeníticos representa um grande potencial para melhorar este aspecto. Entretanto, não há recomendações técnicas para determinar um nível seguro de temperatura de pré-aquecimento para soldagens de aços ferríticos com consumíveis austeníticos. Por isto, fabricantes adotam para este parâmetro os tirados de procedimentos desenvolvidos para consumíveis ferríticos convencionais, consequentemente reduzindo os benefícios que os consumíveis austeníticos poderiam fornecer. Produtividade poderia ser intensificada pela identificação da temperatura de interpasse, reduzindo os tempos mortos. O objetivo do presente trabalho foi o de desenvolver procedimentos seguros e altamente otimizados para soldagens dos aços temperados e revenidos de alta resistência com consumíveis de aços inoxidáveis austeníticos.

Resumo em Inglês:

High strength quenched and tempered (Q&T) steels offer obvious economic benefits originating from their advantageous strength to price and weight ratios. These steels are usually welded using ferritic consumables and for this combination the risk of hydrogen assisted cold cracking (HACC) is high. The use of austenitic stainless steel (ASS) consumables has great potential to significantly improve this issue. Yet, there are no guidelines for determination of safe level of preheat for welding ferritic steels with ASS consumables. For this reason manufacturers adopt this parameter from procedures developed for conventional ferritic consumables thus significantly limiting the benefits ASS consumables are capable to deliver. Productivity could be further enhanced by identifying the upper interpass temperature threshold, thus reducing the stand-off times. Aim of this work is to develop safe highly optimised procedures for welding of high strength Q&T steel with ASS consumable.

Resumo em Português:

Este trabalho enfoca o desenvolvimento dos aços API para tubulações desde o aço API 5L X42, desenvolvido em 1948, através de laminação a quente seguida de tratamento térmico. Desde então foram feitos diferentes desenvolvimentos visando aumentar a resistência mecânica e a tenacidade, além de melhorar a soldabilidade. Entre eles, a adição de elementos de liga, produzindo os aços ARBL e a utilização de rotas de processamento termomecânico durante a laminação. Inicialmente a rota utilizada era a laminação a quente controlada (TMCR), com utilização de elemento microligante como Nb para os aços X60 e o conjunto Nb e V para os aços X65 e X70, associado a uma redução do teor de carbono. Posteriormente foi implantada a rota de fabricação do aço por laminação controlada seguida de resfriamento controlado (TMCP), com redução de carbono e adição de Nb e Ti para os aços X80, e adições de Mo, Nb, Be Ti para os X100. A redução do carbono foi motivada também para melhorar a sua soldabilidade e, por este motivo, estes aços são soldados por diferentes processos de soldagem, como o eletrodo revestido. Desenvolvimentos recentes com raiz feita com MAG-TC e enchimento com arame tubular tem dado resultados animadores.

Resumo em Inglês:

This paper is a brief history on the development of pipelines steels since the API 5L X42 steel, developed in 1948 by hot rolling followed by heat treatment. Subsequently different developments were made to increase the strength and toughness of these materials, and to improve their weldability. Among them, the addition of microalloying elements, producing HSLA steels and thermomechanical processing routes during hot rolling. Initially the route used was the controlled hot rolling (TMCR), together with microalloying element such as Nb for X60 steel and Nb plus V for X65 and X70 steels, associated with a reduction in carbon content. Later, the thermomechanical controlled process (TMCP) manufacturing route was implemented together with carbon reduction and addition of Nb and Ti for X80 steels, and additions of Mo, Nb, B and Ti for X100. The reduction of carbon was also motivated to improve the weldability of theses steels and, for this reason; they are welded by various welding processes such as SMAW. Recent developments with GMAW with controlled short circuit transfer on the root and filling passes with FCAW has given encouraging results.