Resumo em Português:

Resumo Na bibliografia de referência comum, a soldagem por meio da técnica Keyhole sempre foi associada a processos de soldagem com uma alta concentração de energia, como o processo Laser ou o processo Plasma. Novos avanços em tochas TIG estão mudando a forma em como o processo de soldagem TIG deveria ser considerado. Um exemplo desses novos avanços é a tocha comercialmente conhecida como Infocus, que segundo seus fabricantes a principal característica da tocha é a capacidade de concentração de energia na ponta do eletrodo, por médio de um aumento na potência de refrigeração do eletrodo, diferenciando à Infocus de uma tocha convencional TIG. Tal concentração de energia permite à tocha Infocus trabalhar com a técnica Keyhole. Portanto, é objetivo do presente trabalho estudar a factibilidade de uma tocha convencional TIG de usar a técnica Keyhole, com as mesmas condições de trabalho que a tocha comercialmente conhecida como Infocus. Através dos ensaios realizados foi possível confirmar que o processo TIG consegue trabalhar com a técnica Keyhole, sem necessidade de uma tocha com características especiais. Porém, o eletrodo da tocha Infocus possui uma vida maior, em comparação a um eletrodo convencional da mesma composição, aumentando a produtividade do processo.

Resumo em Inglês:

Abstract In the common reference bibliography, the welding through Keyhole technique it always associated with welding processes with a high energy concentration, such as Laser processes or Plasma processes. New advances in TIG torches are changing the way as the TIG welding process should be considered. An example of these new advances is the commercially known as Infocus torch, which according to its manufacturers, the main feature of these torch is his capacity of energy concentration on the electrode tip, through an increase the electrode cooling power, which differentiate the Infocus of one conventional TIG torch. This concentration of energy allows the torch Infocus to work with Keyhole technique. Therefore, the objective of this work was to study the feasibility of a conventional TIG torch to use the Keyhole technique, with the same working conditions that the torch commercially known as Infocus. Through tests it was possible to confirm that the TIG process can effectively work with Keyhole technique, without need for a special torch. However, the electrode of the torch Infocus has a greater life compared to a conventional electrode of the same composition, increasing the productivity.

Resumo em Português:

Resumo Esta linha de pesquisa surge para melhorar o atual procedimento na soldagem de tubos de caldeiras, onde são utilizados processos de soldagem manual e a qualidade das uniões soldadas depende exclusivamente da habilidade do soldador. Neste sentido, a proposta consiste em realizar a reparação com um processo de soldagem mais produtivo denominado de TIG cold wire com alimentação mecanizada de arame frio com a intenção de conseguir ganhos em qualidade nas uniões soldadas e repetitividade. Os cordões de solda foram avaliados pelo aspecto superficial, morfologia, grau de diluição e índice de convexidade. Foram realizados ensaios com dois direcionadores de arame (20° e 48°) para verificar a influência do ângulo de entrada da injeção de arame no arco. Os resultados indicam um aumento considerável da produtividade do processo TIG com alimentação mecanizada de arame, quando é empregado o direcionador desenvolvido com entrada de arame de 20°, aproximando-se a taxa de deposição daquelas obtidas com o processo MIG/MAG, para um mesmo diâmetro de arame. Foi possível testar duas configurações de alimentação de arame: contínua e pulsada. Os resultados mostraram que a configuração de alimentação pulsada de arame proposta foi aplicada com sucesso em todas as posições garantindo repetitividade, estabilidade do processo e sustentabilidade da poça de fusão.

Resumo em Inglês:

Abstract This line of research aims to improve the current boiler tube welding procedure, where processes for manual welding are used and the quality of the welded joints depends exclusively on the skill of the welder. In this regard, the proposal aims to carry out the reparation using a more productive welding process called cold wire TIG, with mechanical cold wire feeding, with the intention of getting better quality and repeatability in the welded joints. We evaluated the surface appearance, morphology, degree of dilution and convexity rate of the weld beads. Assays were performed with two wire guide manipulators (20° and 48°) to verify the influence of the entry angle of the wire injection at the arc. The results indicated that there is a considerable increase in TIG productivity with mechanical wire feeding when the guide manipulator with a wire entry of 20° is used, approaching the deposition rate obtained with the MIG/MAG welding process for the same wire diameter. It was possible to test two wire feed settings: continuous and pulsed. These results show that the proposed configuration of pulsed wire feeding was successfully applied in all positions ensuring repeatability, process stability and sustenance of the weld pool.

Resumo em Português:

Resumo O processo de soldagem por fricção mostra-se como alternativa eficaz frente aos métodos convencionais de união de materiais, em especial a soldagem por fricção com pino consumível (Friction Hydro Pillar Processing). Com uso de equipamentos automatizados são produzidas juntas com qualidade e repetibilidade confiável, tornando possível acompanhar em tempo real o processo de soldagem. O estudo da aplicação desse processo em diferentes materiais comprova a sua utilização em sistemas produtivos. O desenvolvimento de diversas linhas de pesquisas mostra que mesmo variando materiais e geometria o tempo de processamento de juntas soldadas com no mínimo 20 mm de profundidade em chapas espessas se mantem inferior a 6 (seis) minutos. Além disso, têm-se como resultado juntas com propriedades metal/mecânica adequadas, com custo de produção reduzido e alta produtividade, mesmo para materiais com baixa soldabilidade e com características dissimilares. Neste trabalho serão apresentados diversos materiais unidos por FHPP, bem como sua aplicabilidade e vantagens.

Resumo em Inglês:

Abstract The friction welding process is shown as an effective alternative compared to the conventional methods of joining materials, in particular Friction Hydro Pillar Processing (FHPP). With the use of automated equipment joints are produced with reliable quality and repeatability, making it possible to follow in real time the welding process. The study of the application of this process in different materials proves its use in production systems. The development of several lines of research shows that even varying materials and geometry of joints with at least 20 mm deep in thick plates, the processing time remains less than 6 (six) minutes. Furthermore, as a result joints with suitable metal/mechanical properties are made with low production cost and high productivity, even for materials with low weldability and with different characteristics. In this work will be presented various materials joined by FHPP, as well as its advantages and applicability.

Resumo em Português:

Resumo Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) é um processo bem conhecido por proporcionar alta qualidade da solda mas juntas com menor desempenho. Por isto o Gas Metal Arc Welding (GMAW) é frequentemente escolhido para aumentar a produtividade, considerando que a qualidade é também amplamente aceitável. Segmentos da indústria, especialmente àqueles que requerem a produção de revestimentos resistentes à corrosão com alta qualidade, por exemplo, aplicando material de enchimento à base de níquel, estão regularmente sob consistente demanda para atender os critérios "zero defeito". Neste contexto, limitações na soldagem podem ser superadas com o emprego de sistemas avançados GTAW 'arame-quente'. Este artigo, sob a perspectiva da automação da soldagem, descreve a tecnologia de tais sistemas e apresenta o estado da arte nesse campo – principalmente quanto a aplicação do revestimento por GTAW com dois cátodos e arame quente, que amplia consideravelmente os limites alcançáveis do processo.

Resumo em Inglês:

Abstract Gas Shielded Tungsten Arc Welding (GTAW) – a process well-known providing highest quality weld results joined though by lower performance. Gas Metal Arc Welding (GMAW) is frequently chosen to increase productivity along with broadly accepted quality. Those industry segments, especially required to produce high quality corrosion resistant weld surfacing e.g. applying nickel base filler materials, are regularly in consistent demand to comply with "zero defect" criteria. In this conjunction weld performance limitations are overcome employing advanced 'hot-wire' GTAW systems. This paper, from a Welding Automation perspective, describes the technology of such devices and deals with the current status is this field – namely the application of dual-cathode hot-wire electrode GTAW cladding; considerably broadening achievable limits.

Resumo em Inglês:

Abstract Brazing is one of the key technologies in the field of joining of metal components. To improve the wetting of brazing material and work-piece surface, it is often required to fall back on the use of flux. The application of these substances requires accuracy and is often connected with considerable expenditure and it is, just as the removal of flux residues, often an additional working step which has to be carried out manually. Within the framework of a DFG research project it has been investigated to which degree gaseous substances as addition to the shielding gas may replace conventional flux in TIG arc brazing. To this end, investigations have been carried out using different combinations of base and filler materials. Mainly monosilane as a gaseous flux substitute has been added in low concentrations to the shielding gas volume flow. The resulting brazed joints have been quantified with regard to their geometry, their fusion conditions and their chemical compositions. These qualities were then correlated and evaluated with the provided quantity of monosilane in order to identify dependencies.

Resumo em Português:

Resumo Neste trabalho, investigaram-se efeitos do fenômeno de envelhecimento por deformação em juntas obtidas por soldagem a arco elétrico com proteção gasosa (GMAW), de tubos sem costura de aço API5L X65Q. Corpos de prova (CPs) obtidos a partir das juntas soldadas foram submetidos à uma deformação plástica a frio de 3% e posteriormente envelhecidas por 1h a 250°C, de forma a se induzir envelhecimento estático. Buscando avaliar o envelhecimento dinâmico, os CPs foram deformados até 3% e o carregamento foi mantido durante 1h a 250°C. Os CPs envelhecidos foram submetidos a ensaios de tração e amostras representativas foram analisadas ao microscópio óptico e microscópio eletrônico de varredura. Observou-se que o fenômeno modificou a fração volumétrica de constituintes secundários no metal de solda e na ZTA, com aumento na proporção de agregados ferrita-carbonetos. Com relação às propriedades mecânicas, constatou-se que o fenômeno reduziu a razão elástica das juntas soldadas devido a um aumento no limite de resistência, além de aumentar o alongamento total, não prejudicando, portanto, as propriedades mecânicas em tração das juntas soldadas. Ao se comparar o envelhecimento estático com o envelhecimento dinâmico, observou-se que o aumento na capacidade de deformação plástica das juntas soldadas foi maior após envelhecimento estático por deformação.

Resumo em Inglês:

Abstract In this work was investigated the influence of the strain ageing on joints obtained by gas-metal arc welding (GMAW) of API 5L X65Q seamless pipes. Specimens were machined from the welded joints, plastically strained to 3% and aged at 250°C for 1h posteriorly, in order to characterize effects of static strain ageing. For the dynamic strain ageing characterization, the specimens were simultaneously strained and aged. Then, the aged specimens were submitted to tensile tests and representative samples were analyzed at a light optical microscope and a scanning electron microscope (SEM). From the results, it was observed that the strain ageing phenomenon changed the volumetric fraction of secondary constituents in the weld metal and in the heat-affected zone, increasing the proportion of ferrite-carbide aggregates. Regarding the mechanical properties, it was noticed that the phenomenon led to higher tensile mechanical properties such as ultimate tensile strength and total elongation and lower elastic ratio, and, therefore, not impaired the mechanical properties under tensile of the welded joints. Comparing the static strain ageing with dynamic strain ageing it was observed that the effect on the plastic straining ability of welds was higher after static strain ageing.

Resumo em Português:

Resumo A precipitação de fases intermetálicas nos aços inoxidáveis duplex constitui um problema no que diz respeito à utilização destes materiais em determinadas faixas de temperatura, desta forma, fazem-se necessários métodos de quantificar, de forma não destrutiva, a presença de alterações microestruturais decorrentes de aporte térmico. Neste trabalho, ensaios eletroquímicos de voltametria linear, de tração e de microdureza Vickers foram realizados no aço inoxidável duplex UNS S31803 para avaliação da presença da fase intermetálica sigma na microestrutura do material. Amostras deste aço foram envelhecidas isotermicamente a 870 °C, em tempos de até 3600 segundos para induzir a precipitação de diferentes teores desta fase. Os ensaios de voltametria linear foram conduzidos em solução eletrolítica de 5% KOH, em uma célula eletroquímica de 3,3.10–6 m2 de área, com eletrodo de referência do tipo Calomelano Saturado e eletrodo auxiliar de fio de platina. Os resultados desta técnica apresentaram sensibilidade para detectar teores de fase sigma maior que 1% no material viabilizando sua aplicação como um Ensaio Não Destrutivo (END).

Resumo em Inglês:

Abstract Precipitation of intermetallic phases in duplex stainless steels constitute a problem regarding the use of such materials in certain temperature ranges, in this way, are necessary methods to quantify, non-destructively, the presence of microstructural changes due to thermal contribution. In this work, electrochemical tests of linear voltammetry, tensile and Vickers hardness were performed in duplex stainless steel UNS S31803 for evaluation of the intermetallic sigma phase presence in the microstructure of the material. Samples of this steel were isothermally aged at 870 °C for times up to 3600 seconds to induce the precipitation of different grades of this phase. Linear voltametry tests were conducted in 5% KOH electrolyte solution in an electrochemical cell 3.3.10-6 m2, with a reference electrode of the type Saturated Calomel and auxiliary electrode of platinum wire. The results of this technique showed sensitivity to detect sigma phase content greater than 1% in the material enabling its application as a Non-Destructive Testing (NDT).

Resumo em Português:

Resumo Este trabalho tem por objetivo apresentar um estudo das propriedades mecânicas e microestruturais de juntas soldadas de aço carbono obtidas pelo processo a arco submerso automatizado com elevada energia de soldagem, visando o aumento de produtividade na fabricação de tubulações para equipamentos de ancoragem. Foram soldadas juntas de aço ASTM A-572 Gr.50 com 25mm de espessura pelo processo a arco submerso em passe único, com energia de soldagem variando de 7,8 até 14,0 kJ/mm. As juntas foram avaliadas através de ensaios de impacto Charpy-V realizados à temperatura de 0°C, microdureza Vickers com carga de 1 kgf. e metalográficos em corpos-de-prova retirados do metal de solda e zona termicamente afetada. Os resultados mostraram que as juntas soldadas apresentaram tenacidade ao impacto superior aos mínimos requeridos para a utilização na soldagem de aços C-Mn baixa liga com requisitos de impacto de 34 Joules à 0°C. Foi observado um aumento significativo da produtividade, sem prejuízo das propriedades mecânicas, permitindo a fabricação de tubulações para equipamentos de petróleo com redução significativa do tempo envolvido na fabricação.

Resumo em Inglês:

Abstract The objective of the current work is to present a study of the mechanical and microstructural properties of welded joints of carbon steel obtained from automatic submerged arc welding process with high welding energy, in order to improve productivity on the fabrication of pipes for mooring equipment. Joints of 25mm-thick ASTM A-572 Gr.50 steel were welded by a single pass of submerged arc welding process, with heat input varying from 7.8 to 14.0kJ/mm. The welded joints were evaluated through Charpy-V impact test performed at 0°C temperature, hardness test with 1 kgf load and metallographic examination, performed on samples removed from weld metal and heat affected zone (HAZ). The results showed that the welded joints presented impact toughness higher than the minimum requirements for the welding of low-alloy C-Mn steel with impact toughness requirement of 34 Joules at 0°C. A significant increase on productivity was observed, without prejudice to the mechanical properties, allowing the fabrication of pipes for oil equipment with significant reduction of production time.

Resumo em Português:

Resumo O objetivo deste trabalho é avaliar a eficiência da fibra de vidro e fibra cerâmica em formato cilíndrico como material para suporte de solda do passe de raiz em chanfro duplo V em aço carbono de 16 mm de espessura. Foram testados dois diâmetros de cilindros de fibra de vidro (4,8 e 9,5 mm) e um de fibra cerâmica (6,4 mm). O processo GMAW foi usado sendo investigadas a técnica de soldagem e as seguintes variáveis do processo: abertura de raiz, corrente e velocidade de soldagem. Os resultados mostram que os suportes de solda cilíndricos de fibra de vidro e de fibra cerâmica, além de possuir excelentes propriedades refratárias, ofereceram vedação da abertura de raiz, contendo adequadamente a poça de solda fundida, produzindo um passe de raiz isento de descontinuidades, com adequado formato e geometria do cordão. Além de pontos de trabalho, foi delineada uma possível faixa de operação para os parâmetros de soldagem. Foi concluído que os suportes de solda a base de cilindros de fibra de vidro e de fibra cerâmica apresentam excelentes perspectivas para a soldagem do passe de raiz em chanfros duplo V em aplicações na indústria naval e no setor metal-mecânico.

Resumo em Inglês:

Abstract The aim of this work is to evaluate the effectiveness of fiberglass and ceramic fiber cylinders as root-pass weld backing for a double-V groove in 16 mm-thick carbon steel. Three different cylinder diameters were tested: 4.8, 9.5 mm (fiberglass) and 6.4 mm (ceramic fiber). The welding process used was GMAW. The welding technique and the following process variables were investigated: root opening, current and travel speed. The results show that cylindrical fiberglass and ceramic fiber backings not only have excellent refractory properties, but also seal the root opening and contain the weld pool sufficiently to produce a root bead free of discontinuities and with a satisfactory shape and geometry. Working points were defined, together with a possible operating range for the welding parameters. It was concluded that cylindrical fiberglass and ceramic fiber weld backings hold great promise for use in root-pass welds in double-V grooves in applications in the naval and metallurgical industry.

Resumo em Inglês:

Abstract An investigation was raising the question: "What does 'arc length' mean?" Actually, it is considered expressing a kind of natural relationship between arc voltage and arc column shape. Statements such as "The higher the voltage the longer the arc" or "The arc voltage proves approximately proportional to the arc length", are frequently noticed in this conjunction. However, the author suggests that there is no general possibility of describing 'arc length' over the whole welding process range. Instances are represented in this paper, showing both theoretical attempts of definition and practical observations. This paper intends to contribute to a serious discussion of something trivial, indeed very well-known or used among welding experts, but actually yet hardly understood, at least as when it comes to closer examination