Resumo em Português:

Tubos de aço são transportados diariamente em todo o mundo, por caminhão, trem ou navio. Conseqüentemente, danos de transporte, podem ocorrer com freqüência e regularidade. O tipo de dano particular selecionado para este estudo foi o de trinca por fadiga, o qual é considerado como um dos mais críticos. Neste trabalho foram estudados tubos de aço fabricados de acordo com os requisitos da norma API 5L [1]. Foram efetuadas caracterizações químicas, mecânicas e metalográficas de um tubo com diâmetro 609,6 mm e espessura 15,87 mm grau X-65. A simulação do transporte por navio de tubos de aço foi feita submetendo-se seções de tubo com comprimento igual a 0,1 metro, a ciclos de fadiga por meio de máquina servo-hidráulica. Foi possível concluir que em tubos soldados, a região adjacente ao cordão de solda é a mais crítica, e que quando o posicionamento do tubo na carga é efetuado de maneira que a solda fique apoiada sobre alguma superfície rígida, a ocorrência de trinca por fadiga torna-se possível principalmente se os procedimentos de manuseio, carregamento e transporte não forem executados da maneira como recomendada pelos fabricantes de tubos e pela norma API [2].

Resumo em Inglês:

Steel pipes are daily transported all over the world by truck, train or ship. Consequently, shipping damages may occur frequent and regularly. The particular damage selected for this study was fatigue cracking, that is considered as the more critical one. In this job were studied steel pipes manufactured according to the requirements of the specification API 5L [1]. Chemical, mechanical and micrographic characterizations were made in a pipe size Ø 609.6 mm x 15.87 mm grade X-65. For the simulation of a ship transportation of steel pipes, pipe lengths sections of 0.1 meter were submitted to fatigue cycles from a servo-hydraulic machine. It was possible to conclude that in welded pipes, the weld region adjacent to the weld toe is the more critical and when the pipe positioning at the vessel result in to be the weld in contact with rigid surface, the occurrence of fatigue cracking is possible mainly if the handling, loading and transportation procedures were not executed as recommended by the pipe manufacturers and by the API specification.

Resumo em Português:

Para minimizar os efeitos prejudiciais do zinco na soldagem a ponto por resistência de chapas galvanizadas, utiliza-se uma técnica tradicionalmente denominada ''Burn-Zinc'' (queima do zinco). Porém, existem poucas informações e estudos disponíveis na literatura sobre quando e como utilizá-la. O presente estudo teve a finalidade de avaliar a técnica de ''burn-zinc'', procurando entender melhor o fenômeno. Para tal, foi criada uma metodologia para determinação dos parâmetros ideais para cada combinação de chapa. Uma avaliação desta metodologia foi feita com uma série de soldagens com variações sistemáticas da corrente e pressão em níveis compatíveis para se obter a queima do Zn. Visualização das soldagens através de filmagem em alta velocidade, com sincronização dos sinais elétricos, foi empregada para entender os resultados. Uma vez definidos os parâmetros, soldagens foram realizadas com ou sem a aplicação da técnica. Os procedimentos experimentais propostos mostraram ser eficientes para a verificação e parametrização da técnica ''burn-zinc''. Mas houve evidências que a utilização da técnica nem sempre vai ocasionar redução no tempo total de operação.

Resumo em Inglês:

For minimizing the detrimental effects of zinc during resistance spot welding of galvanized sheets, a technique denominated Burn-Zinc is usually employed. However, there is no much information and studies available in the current literature about when and how to use this technique. The present work had the objective of assessing and understanding better this technique. For that, a methodology for determination of ideal burn-zing parameters as a function of the sheets was proposed. The evaluation of this methodology was carried out by a series of weldments, by systematically varying current and pressure at compatible levels for zinc burning. High speed filming, synchronized with the electrical signals, was employing for visualizing and results analyses. Once the burn-zinc parameters were defined, new weldments were done with and without the burn-zing application. The proposed experimental procedure showed to be efficient for checking and parameterization of the burn-zing technique. However, there were evidences that not always the application of the burn-zing will lead to reduction of the operational time.

Resumo em Português:

Para aprovação de uma junta soldada é comum a realização de testes mecânicos para avaliar seu desempenho em comparação com o metal base ou outra junta soldada. Entre os diversos ensaios que podem ser usados, o ensaio Erichsen tem sido utilizado para avaliar juntas em chapas de pequena espessura. A utilização deste ensaio nesta aplicação específica não está ainda bem estabelecida e a interpretação dos resultados obtidos muitas vezes gera controvérsia. Neste contexto, o presente trabalho compara os resultados de três tipos de ensaio mecânico (tração, dobramento e Erichsen) na avaliação de cordões de solda depositados em chapas de aço inoxidável ferrítico de 1,5 mm de espessura. Na primeira etapa deste trabalho, usando soldas obtidas com o processo de soldagem GTAW, foram selecionadas as condições para a realização do ensaio Erichsen. Para isto, foram comparados os resultados deste ensaio em diferentes condições e a distribuição de deformações na região de ensaio foi avaliada quantitativamente com um programa de computador específico. Na segunda etapa, juntas soldadas pelo processo GMAW foram avaliadas pelos ensaios de tração, dobramento e Erichsen e seus resultados comparados. Mostrou-se que o ensaio Erichsen foi mais efetivo para detectar uma menor ductilidade em juntas soldadas em condições para as quais se esperava um pior comportamento mecânico.

Resumo em Inglês:

Mechanical tests are frequently used to assess welded joint performance and to approve the joint for certain applications. Among others, Erichsen test has been used to evaluate low thickness joint ductility. However, for this kind of application, the use of Erichsen test is not well established. This paper aims to contribute to the understanding of this application by comparing results from Erichsen, tensile and bending tests of 1.5-mm thick ferritic stainless steel welded specimens. Joints that were welded by the GTAW process were used to optimize Erichsen test conditions. Strain distribution around these welds after testing was quantitatively evaluated by specialized software. Tensile, bending and Erichsen test results were compared in GMAW weld beads. It was shown that Erichsen test can detected more effectively ductility variations in the weld bead caused by changes in the welding variables.

Resumo em Português:

Encontrar um conjunto ótimo de parâmetros para um processo de soldagem é uma tarefa pouco trivial, face às múltiplas características exigíveis ou desejáveis que devem ser analisadas. Além disso, a negligência da estrutura de variância-covariância destas características na otimização pode conduzir a ótimos inadequados. Com o intuito de auxiliar na busca desses parâmetros, um método para otimização multiobjetiva, desenvolvido para o estudo do processo de soldagem FCAW (do inglês Flux Cored Arc Welding), utilizando-se arames tubulares, baseado no conceito de Erro Quadrático Médio Multivariado, será apresentado. Trata-se de uma abordagem combinada da Metodologia de Superfície de Resposta, Projeto de Experimentos e Análise de Componentes Principais, na tentativa de localizar valores próximos a alvos especificados, para cada uma das características estudadas (Penetração, Taxa de deposição, Rendimento, Índice de convexidade e Diluição), considerando-se as variáveis de processo expressas em função da tensão (V), velocidade de alimentação do arame (Va) e da distância do bico de contato-peça (d). Os resultados obtidos apontam para uma boa adequação desta proposta.

Resumo em Inglês:

The optimization of welding processes is not a trivial task, mainly due to the great number of exigible and desirable characteristics that must be analyzed. Moreover, the optimization of a welding process with multiple characteristics without to consider the variance-covariance structure, may lead to inadequate optimum. To help in this task, a method of multiobjective optimization based in the Multivariate Mean Square Error applied in the study of multiple correlated characteristics of a FCAW (Flux Cored Arc Welding) welding process will be presented. This method characterized by a combined approach based in the Response Surface Methodology, Design of Experiments and Principal Components Analysis consisted in an attempt to achieve the nearest values to specific targets, for each studied characteristic (penetration, deposition rate, deposition efficiency, convexity index of the weld bead and dilution) considering the welding variables expressed in function of welding voltage (V), wire feed speed (Va) and the contact tip to workpiece distance (d). The results point out a good adequacy of the proposed method.

Resumo em Português:

Em virtude do Processo de Soldagem Plasma com Alimentação de Pó ter similaridades com o Processo de Soldagem Plasma com Alimentação de Arame, foi realizado um estudo comparativo entre ambos os processos utilizando-se a liga a base de cobalto comercialmente conhecida como Stellite 6, como material de adição na forma de pó e arame. A pesquisa foi realizada com a expectativa de ser aplicada nas operações de revestimentos de superfícies, em especial em pás de turbinas hidráulicas desgastadas por cavitação. A seleção do material de adição a ser empregado depende da natureza do mecanismo de desgaste encontrado. No Labsolda, a liga Stellite 6 vem sendo uma das mais utilizadas, por apresentar uma excelente resistência ao desgaste erosivo por cavitação. Foi avaliada a influência da vazão de gás de plasma a partir dos valores de diluição, dimensões do cordão, dureza e microestrutura. O Processo de Soldagem Plasma com Alimentação de Pó foi o que produziu o melhor acabamento superficial, menor diluição, melhor molhamento e maior largura. Com isto abre-se uma nova perspectiva para revestimentos metálicos e neste contexto se insere a recuperação por soldagem de partes erodidas de turbinas hidráulicas.

Resumo em Inglês:

The Plasma powder transferred arc welding process, which uses feed stock in the powder form, has similarities with Plasma wire transferred arc welding. This work describes a comparative study of the two processes using a Cobalt-based alloy commercially known as Stellite 6. This Co-based alloy is recognized for its superior cavitation erosion resistance. The aim of this work is to investigate the potential of PTA coatings for the protection and refurbishiment hydraulic turbine blades. Coatings were evaluated for the influence of Plasma gas flow rate on coating dilution, geometry, hardness and microstructure. Coatings processed with the atomized Stellite 6 powder feestock showed a superior surface quality, lower dilution, better wettability and wider tracks. This study provided a novel information about the refurbishing worn hydraulic turbines blades, leading to a longer service life.

Resumo em Português:

A necessidade de diminuição dos tempos de parada e custos de manutenção de turbinas geradoras de energia elétrica tem motivado o desenvolvimento de novos materiais e processos de recuperação de áreas cavitadas. Atualmente diferentes processos automatizados de soldagem vêm sendo estudados, principalmente a soldagem por plasma de arco transferido, PTA (plasma transferred arc), em substituição à soldagem FCAW (flux cored arc welding). O processo PTA apresenta como principais vantagens a baixa diluição, estreita zona termicamente afetada, excelente estabilidade de arco e baixo índice de respingos, entretanto, poucas ligas resistentes à cavitação foram desenvolvidas para este processo. Este trabalho tem por objetivo comparar três ligas resistentes à cavitação com Cobalto, depositadas por PTA. A primeira desenvolvida para soldagem FCAW, a segunda desenvolvida para soldagem PTA e uma liga nacional em desenvolvimento do tipo inoxidável austenítica com cobalto. As amostras foram analisadas através de microscopia ótica, eletrônica de varredura, microdureza Vickers, raios-X e ensaio de cavitação acelerada, ASTM G-32-95. Os resultados mostraram a formação de microestruturas austeníticas refinadas nas três amostras. A liga comercial desenvolvida para soldagem PTA apresentou melhor estabilidade do arco, além de menor quantidade de defeitos. A liga nacional apresentou bom resultado durante a deposição, enquanto que a liga FCAW apresentou melhor resultado no ensaio de cavitação.

Resumo em Inglês:

The necessity of time and maintenance costs reduction, in electric energy generation turbines promotes the development of new materials and processes to recovering cavitated areas. Nowadays different automated welding process have been studied, mainly, plasma transferred arc welding, PTA, in substitution to flux cored arc welding FCAW. PTA process presents as main advantages: low dilution, narrow heat affected zone and excellent arc stability, however, few cavitation resistant alloys are developed for this process. This work has the objective to compare three cobalt cavitation resistant alloys, deposited with PTA process. The first alloy is a cobalt stainless steel alloy developed for FCAW process, the second is a cobalt stainless steel alloy developed for PTA process and a national developed stainless steel alloy with cobalt. The samples were analyzed by optical and electronic microscopy, micro hardness and accelerated cavitation test, ASTM G32-95. The results show that a refined austenitic microstructure was observed in all samples. The commercial alloy, developed for PTA welding, presented a better arc stability and lower quantity of defects. The national alloy had shown good result during deposition, while FCAW alloy presented better cavitation resistance.

Resumo em Português:

Este trabalho apresenta a avaliação de juntas soldadas com suporte cerâmico de cordierita produzido em laboratorio. Foi utilizada a técnica de soldagem unilateral em chapas de aço A-36 com espessuras de 6,4 e 15,8 mm pelo processo MIG-MAG. Com a chapa de 6,4 mm foi avalliado apenas o passe de raiz sobre o suporte cerâmico. Com a chapa de 15,8 mm foi produzida uma junta soldada em passes múltiplos. Após soldagem as juntas soldadas foram submetidas a ensaios de inspeção visual, liquido penetrante, macrografia, microdureza Vickers, microscopia ótica, ensaios de dobramento e de tração e análise química por EDS. Os resultados mostram que o passe de raiz, realizado sobre o suporte cerâmico, apresentou bom acabamento, isento de descontinuidades, com penetração adequada nas laterais do chanfro e reforço de solda apropriado. Em relação à junta soldada, a microestrutura da zona fundida (ZF) obteve predominância de ferrita primária, em suas formas de ferrita de contorno de grão e poligonal, e ferrita com segunda fase alinhada. A microdureza Vickers obteve valores médios abaixo de 180 HV tanto na zona termicamente afetada (ZTA) como na ZF. Os ensaios de dobramento não apresentaram descontinuidades maiores que 3 mm e nos ensaios de tração a ruptura ocorreu no metal base, indicando que o procedimento de soldagem foi adequado. A composição das inclusões tanto do passe de raiz como do ultimo passe de solda possuem os mesmos constituintes, apesar de proporções diferentes, indicando que não houve contaminação do material do suporte cerâmico no cordão de solda.

Resumo em Inglês:

This work presents the evaluation of welded joints using ceramic backing made in the laboratory. The one-sided welding technique was used to weld A-36 steel plate with 6,4 and 15,8 mm thick by the GMAW process. With the 6,4 mm steel plate, only the root bead welded over the ceramic backing was evaluated. With the 15,8 mm steel plate, a multipass welded joint was made. After welding, the welded joints were submitted to visual inspection, dye penetrant, macrograph, Vickers micro hardness, optical microscopy, bending and tensile testing and chemical analysis by EDS. The results show that the root pass made over the ceramic backing, presented adequate good shape, free from discontinuities, with adequate penetration in the edges of the groove and adequate reinforcement. Concerning the welded joint, the microstructure of the fusion zone presented predominance of primary ferrite, consisting of grain boundary ferrite and polygonal ferrite, and ferrite with aligned second phase. The Vickers micro hardness obtained mean values below 180 HV both in the heat affected zone and the fusion zone. Bending tests did not show discontinuities greater than 3 mm and in the tensile tests the rupture occurred in the base metal, indicating that the welding procedure was adequate. The chemical composition of the inclusions both in the root pass as in the last weld bead have the same constituents, despite different proportions, indicating that there was not contamination of the ceramic backing material into the weld bead.