Técnicas e cuidados na soldagem de tubulações e...

Técnicas e cuidados na soldagem de tubulações e equipamentos

Agenda

1. Metais e soldagem

2. Estudo básico da soldagem

3. Pré e pós-aquecimento

4. Controle de temperatura durante a soldagem

5. Tratamentos térmicos

6. Medidas de controle

7. Possíveis problemas

8. Conclusões

Agenda

1. Metais e soldagem

2. Estudo básico da soldagem

3. Pré e pós-aquecimento

4. Controle de temperatura durante a soldagem

5. Tratamentos térmicos

6. Medidas de controle

7. Possíveis problemas

8. Conclusões

1. Metais e Soldagem

• O que são metais e como é a estrutura dos metais ?

• Como a soldagem atua ?

• O que pode provocar ?

1. Metais e Soldagem

• O que são metais e como é a estrutura dos metais ?

• São elementos químicos que formam aglomerados com caráter metálico e que possuem:

• Brilho metálico: formam sólidos com brilho metálico (reflexão de luz) característico;

• Plasticidade: podem ter sua geometria alterada radicalmente por forças externas (conformação);

• Resistência: podem apresentar uma alta resistência mecânica.

• Condutibilidade: apresentam excelente capacidade de condução térmica e elétrica;

• Tenacidade: conseguem absorver muita energia antes de serem rompidos.

1. Metais e Soldagem

1. Metais e Soldagem

1. Metais e Soldagem

1. Metais e Soldagem

• O que são metais e como é a estrutura dos metais ?

• Os metais são formados de átomos que se agrupam formando uma estrutura cristalina.

• Um componente metálico normalmente é formado por uma grande quantidade de cristais microscópicos.

• Veja como isso ocorre...

1. Metais e Soldagem

Componentes Metálicos: dutos, tubos, válvulas e conexões.

1. Metais e Soldagem

.

Visão dos cristais formadores de um metal (exemplo aço inoxidável normalizado).

1. Metais e Soldagem

1. Metais e Soldagem

1. Metais e Soldagem

Arranjos de átomos formadores dos

cristais.

1. Metais e Soldagem

1. Metais e Soldagem

• O que são metais e como é a estrutura dos metais ?

• Porém os átomos dos metais podem se organizar de formas diferentes

Arranjos de átomos formadores dos

cristais.

1. Metais e Soldagem

Possíveis formas de arranjos dos átomos formadores das estruturas cristalinas dos metais.

1. Metais e Soldagem

• Diferentes tipos de mecanismos e estruturas alteram suas características em função do tipo de processamento efetuado.

• Exemplo do aço SAE 1045, processado de formas diferentes...

1. Metais e Soldagem

SAE 1045 Fundido.

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

Resistência Plasticidade Tenacidade

Obtenção: resfriamento direto do metal líquido em um grande molde.

Estrutura Dendrítica

1. Metais e Soldagem

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

Resistência Plasticidade Tenacidade

SAE 1045 Laminado a quente (barra ou tubo)

Obtenção: laminação em temperaturas entre 1000 e 1200°C.

Estrutura Ferrítica-Perlítica(pró eutetóide).

1. Metais e Soldagem

SAE 1045 Normalizado.

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

Resistência Plasticidade Tenacidade

Obtenção: tratamento térmico de normalização a 850°C durante 30 min.

Estrutura Ferrítica-Perlítica

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

Resistência Plasticidade Tenacidade

1. Metais e Soldagem

SAE 1045 Esferoidizado.

Obtenção: tratamento térmico de esferoidizaçãoa 700°C durante 20 horas.

Estrutura ferrítica com carbonetos esferoidizados

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

Resistência Plasticidade Tenacidade

1. Metais e Soldagem

SAE 1045 Austemperado.

Obtenção: tratamento térmico de austêmpera a 400°C durante 10min.

Estrutura Bainítica

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

Resistência Plasticidade Tenacidade

1. Metais e Soldagem

SAE 1045 Temperado.

Obtenção: tratamento térmico de têmpera em água.

Estrutura Martensítica.

1. Metais e Soldagem

• Diferentes diagramas permitem avaliar e prever características dos metais em função do tipo de processamento ocorrido :

Em função da composição e temperatura

Em função da taxa de resfriamento

Em função do ciclo térmico

1. Metais e Soldagem

• Resumidamente:

• Os metais apresentam grande diversidade de propriedades físicas e químicas, conforme a pressão, temperatura e outras variáveis.

• As variações de características dos metais podem ser quantificadas através da análise do processo e das propriedades do metal em questão.

1. Metais e Soldagem

• Como a solda atua ?

• A soldagem é um método de união localizada de materiais.

• Objetiva-se que a união ocorre de forma semelhante à existente no restante do material.

1. Metais e Soldagem

• Como a solda atua ?

• A soldagem pode envolver ou não a fusão localizada do material, mas geralmente sempre envolve calor.

1. Metais e Soldagem

1. Metais e Soldagem

• Como a solda atua ?

• A soldagem pode envolver ou não a fusão localizada do material, mas geralmente sempre envolve calor.

1. Metais e Soldagem

• Como a solda atua ?

• Na maioria dos casos, a produção de uma solda envolve o uso de calor e/ou deformação plástica.

• O objetivo é manter a continuidade de propriedades e desempenho entre solda e metal de base.

• Mas na prática é gerada uma estrutura metalúrgica sensivelmente diferente da estrutura do metal base.

• Soldas podem, também, apresentar descontinuidades como vazios, trincas, material incluso, etc.

1. Metais e Soldagem

• Como a solda atua ?

• Calor é empregado na soldagem:

1. Metais e Soldagem

• Como a solda atua ?

• Calor é empregado na soldagem:

1. Metais e Soldagem

• Como a solda atua ?

• O calor é transmitido através da peça:

500°C 700°C 1000°C 1300°C

Os metais conduzem calor

muito bem !!

1. Metais e Soldagem

• Como a solda atua ?

• Este calor altera a estrutura dos metais envolvidos...

500°C 700°C 1000°C 1300°C

Alteração da estrutura cristalina para o caso do aço-carbono

• Como a solda atua ?

• ...e o resfriamento não é igual !

1. Metais e Soldagem

500°C 700°C 1000°C 1300°C

Radiação

• Como a solda atua ?

• ...e o resfriamento não é igual !

1. Metais e Soldagem

500°C 700°C 1000°C 1300°C

RadiaçãoConvecção Convecção

• Como a solda atua ?

• ...e o resfriamento não é igual !

1. Metais e Soldagem

CONDUÇÃOCONDUÇÃO

RADIAÇÃOCONVECÇÃOCONVECÇÃO

Meio Ambiente

• Como a solda atua ?

• A condução pelo metal é a principal forma de dissipação do calor da solda:

1. Metais e Soldagem

PEÇA SOLDADA

Radiação

Condução(maior parte do calor)

Convecção

Restante da Estrutura

1. Metais e Soldagem

• Resumidamente:

• A soldagem introduz alterações nos metais sendo unidos, especialmente devido ao aporte térmico.

• O calor envolvido na soldagem é transmitido pelo metal através da condução.

Agenda

1. Metais e soldagem

2. Estudo básico da soldagem

3. Pré e pós-aquecimento

4. Controle de temperatura durante a soldagem

5. Tratamentos térmicos

6. Medidas de controle

7. Possíveis problemas

8. Conclusões

2. Fundamentos básicos da Soldagem

• Diagrama de Repartição Térmica – junta soldada

• Ciclo Térmico - junta soldada

2. Fundamentos básicos da Soldagem

• Diagrama de Repartição Térmica – junta soldada

• Os gráficos de repartição térmica ilustram a história térmica de uma junta

soldada.

• A história térmica de

uma junta soldada é

composta pela

repartição térmica que

ocorre no diferentes

ciclos térmicos da

soldagem.

2. Fundamentos básicos da Soldagem

• Diagrama de Repartição Térmica – junta soldada

• A história térmica é determinada:

• pelas propriedades físicas do material;

• pela temperatura inicial do metal de base;

• pela a geometria da junta (introdução e extração do calor);

• pela energia de soldagem líquida e

• pelo formato da fonte de calor.

2. Fundamentos básicos da Soldagem

. A (t1)

. A (t2)

. A (t3)

. A (t4)

Tempo

. t1

. t2

. t3

. t4

Temp

o

Temperatura

• Diagrama de Repartição Térmica – junta soldada

• Construção da curva em um ponto:

. A (t4)

. A (t5)

. A (t6)

. A (t7)

. A (t1)

. A (t2)

. A (t3)

Tempo

. t1

. t2

. t3

. t4

Temperatura

Temp

o

. t7

. t6

. t5

2. Fundamentos básicos da Soldagem

• Diagrama de Repartição Térmica – junta soldada

2. Fundamentos básicos da Soldagem

• Diagrama de Repartição Térmica – junta soldada

• Casos:

2. Fundamentos básicos da Soldagem

• Ciclo Térmico

• A descrição da região soldada é possível associando-se:

• A histórica térmica (gráficos de repartição térmica)

• Os diagramas de análise dos metais (diagramas de fase, CCT, etc.)

Diagramas de repartição

térmica

Diagramas de fases, TTT,

etc...

Características da junta soldada

2. Fundamentos básicos da Soldagem

Aço carbono tipo SAE 1010

• Ciclo Térmico

2. Fundamentos básicos da Soldagem

Alteração do tamanho dos cristais do alumínio puro soldado

Região do metal depositado Região intensamente afetada pelo calor

Restante do componente

• Ciclo Térmico

2. Fundamentos básicos da Soldagem

Aço inox Supermartensítico

Tem

per

atu

ra d

e P

ico

Distância da linha de fusão

Tem

per

atu

ra (

°C)

%Cromo

%Níquel

2. Fundamentos básicos da Soldagem

Aço inox Dúplex

• Ciclo Térmico

2. Fundamentos básicos da Soldagem

Super Duplex UNS S32750

Região do metal depositado

Região intensamente afetada pelo calor

Restante do componente

2. Fundamentos básicos da Soldagem

580 594664

511

664 665 713636

A B C D

SLE SLR

27,227,8 27,6

31,1

A B C D

%Along

• Ciclo Térmico.

• Testes feitos em amostras de aço API (soldável) retiradas nas regiões transformadas pelos ciclos de repartição térmica:

2. Fundamentos básicos da Soldagem

• Resumidamente:

• É possível descrever a história térmica de uma junta soldada.

• Associando-se a história térmica com diagramas conhecidos para os metais é possível prever qual é o tipo de estrutura formada.

• A estrutura formada dita as propriedades da junta e o desempenho da união soldada.

Agenda

1. Metais e soldagem

2. Estudo básico da soldagem

3. Pré e pós-aquecimento

4. Controle de temperatura durante a soldagem

5. Tratamentos térmicos

6. Medidas de controle

7. Possíveis problemas

8. Conclusões

3. Pré e Pós Aquecimento

• Pré aquecimento.

• Introdução de calor adicional à peça sendo soldada.

• Visa diminuir a velocidade de resfriamento de uma junta soldada.

Préaquecido

Não préaquecido

3. Pré e Pós AquecimentoPré

aquecidoNão pré

aquecido

SOLDAGEM

3. Pré e Pós Aquecimento

Distância da linha de fusãoDistância da

linha de fusão

Temperatura

Resfriamento mais rápido e heterogêneo:

• Geração de Tensões térmicas• Maior presença de tensões residuais• Transformação de fases• Distorções

Resfriamento lento e homogeneizado:

• Menor geração de Tensões• Desidrogenação• Redução nas variações de

propriedade mecânica

3. Pré e Pós Aquecimento

• Resultados do Pré aquecimento:

• Reduzir as alterações de dureza na ZTA;

• Favorecer a desidrogenaçãode aços;

• Diminuir as tensões térmicas e residuais (reduzir o risco de trincas);

• Facilitar as operações de soldagem (metais bons condutores de calor);

• Remover a umidade se estiver presente quando a solda estiver sendo

executada;

3. Pré e Pós Aquecimento

• Pré aquecimento.

• Os principais parâmetros empregados para

definir um pré aquecimento:

• composição química e condições metalúrgicas do metal,

• a espessura da peça,

• o processo de soldagem e seu aporte de energia e,

• o nível de restrição a que a junta está sendo submetida.

3. Pré e Pós Aquecimento

Um metal base é considerado

facilmente soldável pelo

processo SMAW (ER).

Deve-se usar pré-aquecimento para juntas com espessura acima de 20 mm.

Absolutamente necessário pré-aquecimento a uma temperatura elevada para todos os casos.

0,40%

%CEQ (CARBONO EQUIVALENTE)

0,60%

0,90%

3. Pré e Pós Aquecimento

• Valores típicos para o Pré aquecimento para ligas ferrosas:

Mai

s q

uen

te

3. Pré e Pós Aquecimento

• Maiores espessuras precisam de um pré-aquecimento em

torno de 100°C.

• Temperaturas maiores podem ser utilizadas para

juntas complexas com pequena

liberdade de movimento (alta restrição).

3. Pré e Pós Aquecimento

• Recomendação das temperaturas de pré-aquecimento e de

interpasse para aços de alta resistência e baixa liga (HSLA)

Processos com

baixo hidrogênio.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 20 40 60 80 100 120

Pré

aq

uec

imen

to (

°C)

Espessura (mm)

Mai

s q

uen

te

Mais espesso

3. Pré e Pós Aquecimento

• Recomendação das temperaturas de pré-aquecimento e de

interpasse para aços liga comuns :

Média: 225°C Média: 267°C Média: 292°C

Mais espesso

Mais quente

3. Pré e Pós Aquecimento

• As temperaturas também dependem do aporte térmico

dos processos de soldagem:

Aporte térmico do processo em

kJ/mm

3. Pré e Pós Aquecimento

• Pré aquecimento.

• O uso da alta temperatura de pré-aquecimento levanta os

custos da soldagem devido ao aumento do uso de energia para

aquecer a peça de trabalho.

• É possível minimizar este custo usando materiais com maior

capacidade de soldagem ou processos mais eficientes ou bem

controlados.

3. Pré e Pós Aquecimento

• Pós aquecimento

• Tratamento de eliminação de hidrogênio (desidrogenação) em aços

carbono e de baixa liga.

• Aquecimento da junta soldada aprox. de 150°C a 300°C;

• Duração de algumas horas;

• Feito imediatamente após a soldagem e

• Aproveitando o pré-aquecimento.

3. Pré e Pós Aquecimento

• Aquecimento por chama:

• Menor eficiência (< 50%);

• Aquecimento heterogêneo;

• Imprecisão no controle da temperatura

(superfícies internas x externas);

• Restrições de uso em determinados ambientes;

3. Pré e Pós Aquecimento

• Aquecimento por chama:

• Geração de resíduos (óxidos, fumos, fuligem);

• Envolvimento de temperaturas elevadas;

• Necessidade de habilidade para uso.

3. Pré e Pós Aquecimento

• Aquecimento por resistência:

• Boa eficiência térmica ao envolver a junta a ser aquecida;

• Depende da disponibilidade de uma fonte de energia, sem

grandes restrições do ambiente;

• Gera muito menos desconforto térmico na região de trabalho;

• Permite o controle automático da temperatura;

• Aquece de forma

mais homogênea;

3. Pré e Pós Aquecimento

• Aquecimento por resistência:

3. Pré e Pós Aquecimento

• Aquecimento por indução:

• Processo muito eficiente;

• Os dispositivos de aquecimento

(bobinas) não se aquecem;

• Aquecimento interno no próprio material;

• Maior segurança e menor impacto nos operadores;

• Maior habilidade de obter e manter a temperatura desejada.

3. Pré e Pós Aquecimento

3. Pré e Pós Aquecimento

• Resumidamente:

• A distribuição do calor e a história térmica podem ser alterados pelo pré e pós aquecimento.

• Um pré e pós aquecimento adequados melhoram a homogeneidade da junta e o seu desempenho final.

• A quantidade de calor aplicada depende da temperatura a ser atingida que é função da espessura, geometria e composição química da junta.

3. Pré e Pós Aquecimento

PRÉ AQUECIMENTO

• Técnicas para Tubulações:

• ASM B 31.3

• N-133

• N-115

• Técnicas para Equipamentos:

• ASME VIII Div. 2

3. Pré e Pós Aquecimento

PÓS AQUECIMENTO

• Técnicas para Tubulações:

• ASM B 31.3

• Técnicas para Equipamentos:

• ASME VIII Div. 2

3. Pré e Pós Aquecimento

3. Pré e Pós Aquecimento

Agenda

1. Metais e soldagem

2. Estudo básico da soldagem

3. Pré e pós-aquecimento

4. Controle de temperatura durante a soldagem

5. Tratamentos térmicos

6. Medidas de controle

7. Possíveis problemas

8. Conclusões

4. Controle de Temperatura durante a soldagem

• Trincas podem ocorrer durante a soldagem

• Em ligas de composição química sensível ao trincamento.

• Em seções espessas ou com muitas juntas.

4. Controle de Temperatura durante a soldagem

• Alguns metais que apresentam mudança de fase durante a

soldagem, introduzem alterações e/ou distorções geométricas

na junta soldada levando a trincas.

• Adicionalmente fases frágeis geradas na transformação de fases

do metal podem gerar trincas durante ou após a soldagem.

• Martensita nos aços carbono

• Ferrita delta nos aços inoxidáveis,

4. Controle de Temperatura durante a soldagem

• Para prevenir trincas durante a soldagem a temperatura de

pré-aquecimento e interpasse deve estar:

• acima da temperatura de formação da martensita;

• abaixo da temperatura de formação da ferrita delta.

• O controle da temperatura de pré-aquecimento e

interpasse deve ser tal que evite a transformação de

microestruturas frágeis durante o resfriamento da solda.

4. Controle de Temperatura durante a soldagem

• Sensibilidade dos aços carbono e liga ao trincamento:

Diagrama de GRAVILLE

Mapa de soldabilidade dos aços em função do CEQ e do

conteúdo em C.

4. Controle de Temperatura durante a soldagem

• Aços inoxidáveis são um pouco mais difíceis de soldar que aços de baixo carbono.

• Estas dificuldades variam com o tipo de aço:

diagrama de

SCHAEFFLER

Permite prever a

microestrutura da ZF.

4. Controle de Temperatura durante a soldagem

diagrama de

SCHAEFFLER

Permite prever a microestrutura da ZF.

Formação de trincas por solidificação ou perda de

ductilidade acima de 1250°C

4. Controle de Temperatura durante a soldagem

diagrama de

SCHAEFFLER

Permite prever a microestrutura da ZF.

Fragilização por formação de fases intermetálicas por aquecimento entre

450 a 900°C

4. Controle de Temperatura durante a soldagem

diagrama de

SCHAEFFLER

Permite prever a microestrutura da ZF.

Fragilização por crescimento de grão

4. Controle de Temperatura durante a soldagem

diagrama de

SCHAEFFLER

Permite prever a microestrutura da ZF.

Fragilização e fissuração por formação de martensita

4. Controle de Temperatura durante a soldagem

• Seções com grande quantidade de metal apresentam

grande tendência à formação de trincas.

• Nestes casos, ocorre uma rápida perda de calor por

condução no metal.

• A condução é favorecida em peças mais espessas ou com

grande quantidade de juntas. Lembrando: os metais conduzem calor muito bem !!

4. Controle de Temperatura durante a soldagem

• Extração de calor em diferentes

tipos de juntas (ref. A):

A .

tempo

Temperatura no ponto A

CALOR CALOR

Junta relativamente fina

4. Controle de Temperatura durante a soldagem

• Extração de calor em diferentes

tipos de juntas (ref. A):

A .

tempo

Temperatura no ponto A

CALOR CALOR

Junta relativamente espessa

4. Controle de Temperatura durante a soldagem

• Extração de calor em diferentes

tipos de juntas (ref. A):

A .

tempo

Temperatura no ponto A

CALOR CALOR

CA

LOR

Junta relativamente espessa com junção

4. Controle de Temperatura durante a soldagem

• Extração de calor em diferentes

tipos de juntas (ref. A):

tempo

Temperatura no ponto A

A .

CALOR CALOR

Junta relativamente espessa com váriasjunções

4. Controle de Temperatura durante a soldagem

• Resumidamente:

• Um bom controle de temperatura impede a ocorrência de eventos indesejáveis nos metais sendo soldados.

• A temperatura envolvida não depende apenas do metal, mas também das condições geométricas (espessura e número de juntas) da solda.

Agenda

1. Metais e soldagem

2. Estudo básico da soldagem

3. Pré e pós-aquecimento

4. Controle de temperatura durante a soldagem

5. Tratamentos térmicos

6. Medidas de controle

7. Possíveis problemas

8. Conclusões

5. Tratamentos Térmicos

• O Tratamento Térmico em metais tem como objetivo melhorar suas propriedades ou conferir-lhes características pré-determinadas.

• Constituem-se em um conjunto de operações envolvendo:

• aquecimento,

• permanência em determinadas temperaturas e,

• Resfriamento...

...sob condições controladas.

5. Tratamentos Térmicos

• Os principais tratamentos térmicos associados às operações de soldagem são:

• Recozimento

• Normalização

• Têmpera

• Revenimento

• Solubilização

• Alívio de tensões

5. Tratamentos Térmicos

• Pré e Pós aquecimento: realizado para controlar o aquecimento e resfriamento.

• Objetivos:

• minimizar distorções pela dilatação e contração;

• reduzir a taxa de resfriamento, evitando transformações de fase;

• promover desidrogenação;

5. Tratamentos Térmicos

• Desidrogenação: pós aquecimento feito a temperaturas relativamente baixas (de 150 a 300°C) durante um curto período de tempo (30min. a 2 horas).

• Objetivos:

• promover a retirada o hidrogênio;

• evitar o trincamento da junta;

• melhorar o desempenho da solda.

5. Tratamentos Térmicos

• Alívio de tensões: aquecimento em uma temperatura relativamente baixa em um período de tempo proporcional à espessura, seguido de um resfriamento lento.

• Objetivos:

• reduzir as tensões residuais;

• melhoria da ductilidade;

• melhorar as condições da ZTA.

• Consiste no tratamento mais empregado para juntas soldadas.

5. Tratamentos Térmicos

• Normalização: aquecimento dos aços até a uma temperatura um pouco acima da austenitização e resfriamento ao ar.

• Objetivos:

• refinar o grão;

• homogeneizar a estrutura e as propriedades e;

• melhorar a tenacidade.

(outros similares ao recozimento).

5. Tratamentos Térmicos

• Recozimento: aquecimento da peça até uma temperatura onde haja recristalização e/ou transformação em uma nova fase seguida de resfriamento lento.

• Objetivos:

• reduzir a dureza;

• melhorar a usinabilidade;

• remover o encruamento;

• aliviar as tensões internas;

• homogeneizar a microestrutura.

5. Tratamentos Térmicos

• Solubilização: aquecimento do metal até uma temperatura que solubilize os elementos de liga presentes na forma de precipitados.

• O tratamento ocorre em um tempo suficientemente longo para permitir a dissolução e distribuição homogênea dos elementos de liga na matriz.

• Este tratamento é tipicamente seguido de uma têmpera para manter a dissolução obtida em temperaturas nas quais os elementos estariam precipitados.

• Objetivos:

• dissolver elementos de liga precipitados no metal (exemplo carboneto de cromo no aço inox);

5. Tratamentos Térmicos

• Têmpera: resfriamento brusco após solubilização de uma liga (no caso dos aços austenitização).

• Objetivos:

• obter elementos de liga dissolvidos no metal (exemplo cobre no alumínio ou cromo no aço inox);

• nos aços em particular - obter estruturas endurecidas como a martensita (especialmente) ou a bainita.

5. Tratamentos Térmicos

• Revenimento: aquecimento de uma peça de aço anteriormente temperada entre 450 e 750°C durante um tempo de 30 minutos a 4 horas, seguido de resfriamento controlado.

• Objetivos:

• aliviar tensões internas produzidas por têmpera;

• diminuir a fragilidade e aumentar a tenacidade.

• Chama-se beneficiamento ao conjunto de operações de têmpera seguida de revenimento.

5. Tratamentos Térmicos

• Envelhecimento: aquecimento de ligas solubilizadas até uma temperatura e durante um tempo suficientemente longo para permitir a precipitação de compostos químicos na estrutura do metal.

• Objetivos:

• estabilizar as propriedades mecânicas;

• aumentar a resistência e dureza;

• melhorar a tenacidade.

5. Tratamentos Térmicos

• Alívio de tensões

• Os métodos de soldagem envolvem calor e causam dilatações e retrações diferenciadas do metal durante o ciclo de aquecimento e resfriamento.

Compressão residual Tração

residual

5. Tratamentos Térmicos

• Alívio de tensões

• Estas dilatações e retrações localizadas induzem tensões residuais e distorção.

• A distorção pode representar um grande problema, já que o produto final não apresenta a forma desejada.

5. Tratamentos Térmicos

• Alívio de tensões

• Redução da quantidade de distorção angular e contraçãolateral por:

a) redução do volume do metal de solda;

5. Tratamentos Térmicos

• Alívio de tensões

• Redução da quantidade de distorção angular e contraçãolateral por:

b) soldagem de passe único;

5. Tratamentos Térmicos

• Alívio de tensões

• Redução da quantidade de distorção angular e contraçãolateral por:

c) soldagem feitas próximas ao eixo neutro;

5. Tratamentos Térmicos

• Alívio de tensões

• Redução da quantidade de distorção angular e contraçãolateral por:

d) solda balanceada;

BalanceadaNão balanceada

5. Tratamentos Térmicos

• Resumidamente:

• Tratamentos térmicos podem ser executados de forma a alterar e adaptar as propriedades mecânicas dos metais.

• Em juntas soldadas, os tratamentos térmicos podem corrigir variações das propriedades mecânicas.

• O alívio de tensões e a normalização são os tratamentos mais empregados.

Agenda

1. Metais e soldagem

2. Estudo básico da soldagem

3. Pré e pós-aquecimento

4. Controle de temperatura durante a soldagem

5. Tratamentos térmicos

6. Medidas de controle

7. Possíveis problemas

8. Conclusões

6. Medidas de Controle

• Para verificar a qualidade da solda são empregados

métodos para analisar:

• a execução da soldagem;

• o aspecto externo da solda;

• a continuidade interna da solda;

• a integridade metalúrgica da solda e do metal soldado.

6. Medidas de Controle

• A verificação pode empregar os seguintes testes:

6. Correntes Parasitas ou Eddy Current (ED);

7. Teste Hidrostárico (TH)

8. Radiografia (Rx);

9. Dureza (HV);

10. Ensaios Mecânicos.

1. Visual de ajuste (VA);

2. Visual de solda (VS);

3. Líquidos penetrantes (LP);

4. Partículas Magnéticas (PM);

5. Ultra Som (US);

6. Medidas de Controle

1. Visual de Ajuste (VA)

• Visa garantir que todas as condições estabelecidas no

procedimento de soldagem serão cumpridas.

• Ocorre diretamente na obra executando o controle e

acompanhando da junta a ser soldada durante todo o seu

processo.

• O exame é baseado nos parâmetros estabelecidos nas

instruções da execução e inspeção de soldagem.

• Este exame evita retrabalho e condições inseguras durante e

após a operação de soldagem.

1. Visual de Ajuste (VA)

• Para sua execução torna-se necessário:

6. Medidas de Controle

• boa condição superficial (limpeza);

• preparação da superfície adequada;

• iluminação suficiente;

• instrumentos necessários;

• envolvimento do pessoal.

6. Medidas de Controle

1. Visual de Ajuste (VA)

• A medição e comprovação das dimensões determina o grau de

precisão na fabricação de peças

• Desta forma, ajuda a revelar os erros e prevenir possíveis

defeitos.

6. Medidas de Controle

2. Visual de Solda (VS)

• Tem por finalidade, o controle de qualidade imediatamente e após

qualquer operação de soldagem.

• Todos os outros ensaios não destrutivos devem ser executados após

uma boa inspeção visual, que pode ser feito:

• à vista desarmada,

• com auxilio de lupa ou

• com aparelhos ou instrumentos para inspeção remota.

• Para este tipo de ensaio, a Petrobrás através da norma N-1597, fixa

condições exigíveis para a realização deste tipo de ensaio.

6. Medidas de Controle

2. Visual de Solda (VS)

• Ensaio importantíssimo, através do qual uma solda pode ser

desqualificada com rapidez e economicidade.

• Com isso ganha-se tempo e poupa-se recursos nos ajustes ou

retrabalho para obter uma solda com qualidade aceitável.

• Entretanto a inspeção visual não tem capacidade de avaliar a

continuidade interna da peça ou sua integridade metalúrgica.

6. Medidas de Controle

2. Visual de Solda (VS)

• Exemplo de defeitos que podem ser detectados:

• Desalinhamentos e distorções

• Trincas (Rx, PM e LP);

• Falta de fusão (Rx);

• Falta de penetração (Rx);

• Mordeduras, assimetrias (Rx);

• Respingos;

• Porosidades e inclusão de escórias (Rx).

• Entre parêntesis as outras técnicas que poderiam ser empregadas.

6. Medidas de Controle

2. Visual de Solda (VS)

• Exemplo de defeitos que podem ser detectados:

• Desalinhamentos e distorções

6. Medidas de Controle

2. Visual de Solda (VS)

• Exemplo de defeitos que podem ser detectados:

• Trincas (Rx, PM e LP);

6. Medidas de Controle

2. Visual de Solda (VS)

• Exemplo de defeitos que podem ser detectados:

• Falta de fusão (Rx);

6. Medidas de Controle

2. Visual de Solda (VS)

• Exemplo de defeitos que podem ser detectados:

• Falta de penetração (Rx);

6. Medidas de Controle

2. Visual de Solda (VS)

• Exemplo de defeitos que podem ser detectados:

• Mordeduras e assimetrias (Rx);

6. Medidas de Controle

2. Visual de Solda (VS)

• Exemplo de defeitos que podem ser detectados:

• Mordeduras e assimetrias (Rx);

6. Medidas de Controle

2. Visual de Solda (VS)

• Exemplo de defeitos que podem ser detectados:

• Respingos;

6. Medidas de Controle

2. Visual de Solda (VS)

• Exemplo de defeitos que podem ser detectados:

• Desalinhamentos e distorções

6. Medidas de Controle

2. Visual de Solda (VS)

• Exemplo de defeitos que podem ser detectados:

• Porosidades e inclusão de escórias (Rx).

6. Medidas de Controle

2. Visual de Solda (VS)

• Exemplo de defeitos que podem ser detectados:

• Porosidades e inclusão de escórias (Rx).

6. Medidas de Controle

• Exame Visual de Ajuste visa garantir que todas as

6. Medidas de Controle

2. Visual de Solda (VS)

• Exemplo de defeitos que podem ser detectados:

• Desalinhamentos

• Trincas (Rx, PM e LP);

• Falta de fusão (Rx);

• Falta de penetração (Rx);

• Mordeduras (Rx);

• Porosidades (Rx).

6. Medidas de Controle

3. Líquidos Penetrantes

• O ensaio por meio de líquido penetrante é relativamente

simples, rápido e de fácil execução.

• Utilizado na detecção de descontinuidades abertas para a

superfície de materiais sólidos não porosos.

• A detecção das descontinuidades independem do tamanho,

orientação, configurações da descontinuidade e da estrutura

interna ou composição química do material.

6. Medidas de Controle

4. Partículas Magnéticas

• Utilizado para localizar descontinuidades superficiais e sub-superficiais em

peças de material ferromagnéticos, tais como, as ligas de ferro e níquel.

• O método consiste na aplicação de uma corrente de magnetização , ou de um

campo magnético à peça inspecionada.

• A presença de descontinuidades superficiais ou sub-superficiais irá produzir

campos de fuga na região da descontinuidade.

• Esta perturbação no campo magnético

é acusada pelas disposição de partículas

ferromagnéticas aplicadas sobre a peça

durante

6. Medidas de Controle

5. Ultra som

• O ensaio por ultra-som usa a transmissão do som a freqüências acima

da faixa audível.

• A técnica pulso-eco usa pulsos de alta freqüência, emitidos por um

transdutor, que caminham através do material.

• Estes pulsos refletem quando encontram uma descontinuidade ou

uma superfície do material.

• Esta energia mecânica (som) é recebida de volta pelo cristal, que

transforma o sinal mecânico em sinal elétrico, que é visto na tela do

aparelho.

6. Medidas de Controle

6. Correntes Parasitas (Eddy Current)

• Como se trata de um ensaio que emprega indução

eletromagnética, não necessita de contato entre a sonda e a peça,

requerendo apenas, que o material seja condutor elétrico.

• Técnica baseada na introdução da corrente elétrica

no material e observação da interação entre

correntes e um material condutor delgado.

• As correntes parasitas são geradas por meio de

bobinas eletromagnéticas que têm impedância

continuamente monitorada.

6. Medidas de Controle

7. Teste Hidrostático

• Teste hidráulico para verificação de possíveis vazamentos em

tubulações, vasos, trocadores, juntas e vedações.

• O teste é realizado nos equipamentos de acordo com sua classe

de pressão e aplicação.

• Antes de se iniciar o teste de pressão de qualquer sistema de

tubulação, deve ser realizado um exame visual de todas as linhas

que compõem o sistema e adotadas medidas de segurança.

6. Medidas de Controle

8. Radiografia

• O ensaio radiográfico utiliza os raios X ou raios gama para

‘enxergar’ descontinuidades internas ao material.

• O método baseia-se na capacidade que os raios X e gama

possuem de penetrar em sólidos.

• Esta capacidade depende de vários fatores, tais como

comprimento da onda da radiação, tipo e espessura do material.

• Quando menor for o comprimento de onda, maior é a capacidade

de penetração da radiação.

6. Medidas de Controle

8. Radiografia

• Parte da radiação atravessa o material e parte é absorvida.

• A quantidade de radiação absorvida depende da espessura do

material.

• Onde existe um vazio ou descontinuidade há menos material para

absorver a radiação.

• Assim, a quantidade de radiação que atravessa o material não é a

mesma em toda as regiões.

• A radiação após atravessar o material irá impressionar um filme,

formando uma imagem do material.

6. Medidas de Controle

8. Radiografia

6. Medidas de Controle

9. Dureza

• Resistência à deformação permanente.

• Também pode ser associado à resistência ao risco, abrasão ou corte.

• Quantifica o comportamento mecânico localizado de um material.

• Ensaio mecânico relativamente simples.

• Diferentes formas de se quantificar a dureza:

• Penetração;

• Rebote (escleroscópico);

• Ultrasom.

6. Medidas de Controle

9. Dureza

• Penetração

6. Medidas de Controle

9. Dureza

• Escleroscópica

6. Medidas de Controle

9. Dureza

• Ultrasom

6. Medidas de Controle

9. Dureza

• Mapeamento de durezas Vickers (HV) em juntas soldadas de tubulação de aço P91:

6. Medidas de Controle

9. Dureza

• Mapeamento de durezas Vickers (HV) em juntas soldadas de tubulação de aço P91:

6. Medidas de Controle

9. Dureza

• Mapeamento de durezas Vickers (HV) em juntas soldadas de tubulação de aço P91:

6. Medidas de Controle

9. Dureza

• Mapeamento de durezas Vickers (HV) em juntas soldadas de tubulação de aço P91:

6. Medidas de Controle

• Resumidamente:

• A inspeção visual e acompanhamento dos procedimentos de solda é a principal técnica que garante um desempenho adequado e condições de uso seguro da solda.

• Vários ensaios podem ser empregados para verificar a integridade interna da solda e da estrutura metalúrgica do metal.

• O resultado dos ensaios documentam as condições reais da junta soldada.

Agenda

1. Metais e soldagem

2. Estudo básico da soldagem

3. Pré e pós-aquecimento

4. Controle de temperatura durante a soldagem

5. Tratamentos térmicos

6. Medidas de controle

7. Possíveis problemas

8. Conclusões

7. Possíveis problemas

• Nem sempre o que parece certo é seguro !

Esta solda vai deixar a ximbica

segura !

7. Possíveis problemas

• Acidente no Golfo do México

• No dia 20 de abril de 2010, uma explosão na plataforma

Deepwater Horizon da British Petroleum, no Golfo do México,

matou 11 pessoas e rompeu tubulações no fundo do oceano.

• Desde então, uma quantidade estimada entre 3 e 4 milhões de

barris de petróleo vazou, fazendo deste o maior acidente

ambiental da história dos Estados Unidos.

• Em 15 de julho, a petroleira anunciou que o vazamento, enfim, foi

estancado.

7. Possíveis problemas

• Acidente no Golfo do México

• Entre 2,1 e 4,3 milhões de barris de petróleo foram vazados para o mar.

• Foram coletados menos de 1 milhão de barris.

• Com a diferença seria possível:

• abastecer com gasolina 3 milhões de veículos populares ou;

• suprir toda a necessidade de petróleo do Brasil por um dia.

7. Possíveis problemas

7. Possíveis problemas

7. Possíveis problemas

19/Set./2010: com uma descarga final

de cimento, a British Petroleum (BP)

"selou" permanentemente o poço

Macondo no Golfo do México.

7. Possíveis problemas

• Estaleiro Canadense

• Eram empregados processos MIG e Arame Tubular para soldar as

fragatas da Marinha.

• Os poucos engenheiros e inspetores de solda disponíveis não

eram autorizados a dizer aos soldadores o que fazer.

• O resultado final foi a qualidade da solda estaleiro e da

produtividade ficou nas mãos dos soldadores.

FONTE: http://www.weldreality.com/SHIP%20YARD%20DATA.htm

7. Possíveis problemas

• Estaleiro Canadense

FONTE: http://www.weldreality.com/SHIP%20YARD%20DATA.htm

7. Possíveis problemas

• Casos similares se repetem ao longo dos anos...

Década de 40Alguns meses atrás

7. Possíveis problemas

• Ayrton Senna

Em 1994 Ayrton Senna, piloto

profissional da Fórmula 1 veio a óbito

após perder o controle da sua Willians

FW16, em Ímola, na Itália

E um dos motivos aponta para uma

“solda” mal planejada executada na

barra de direção do carro.

7. Possíveis problemas

• Ayrton Senna

• Os especialistas que conduziram o caso foram tão

catedráticos que, surpreendidos, não imaginavam

que uma pequena “solda” poderia causar

tamanho estrago na barra de direção do carro.

7. Possíveis problemas

• Bondinho de Santa Tereza

Ele serve de meio de transporte diário para

os moradores da região, além de encantar

quem faz o trajeto pela primeira vez

Há mais de cem anos, o bondinho de Santa

Teresa executa seu percurso pelo tradicional

bairro boêmio do Rio de Janeiro.

7. Possíveis problemas

• Bondinho de Santa Tereza

27 de agosto de 2011: Seis pessoas morreram e outras 57

ficaram feridas depois que um bonde de

Santa Teresa descarrilou e tombou.

A perícia no sistema de frenagem dos veículos

deixou claro que houve uma mistura de peças

novas com antigas, inclusive recuperadas com

solda...”

7. Possíveis problemas

• Elevador...

Agenda

1. Metais e soldagem

2. Estudo básico da soldagem

3. Pré e pós-aquecimento

4. Controle de temperatura durante a soldagem

5. Tratamentos térmicos

6. Medidas de controle

7. Possíveis problemas

8. Conclusões

8. Conclusões

• A segurança e confiabilidade de uma junta soldada

dependem de procedimentos desenvolvidos em função das

diversas variáveis envolvidas na soldagem.

• A inspeção e acompanhamento dos trabalhos são formas

importantes de garantir a boa execução dos serviços.

• O retrabalho ou um acidente causam muito mais perdas de

tempo e recursos do que uma prática rápida mal embasada.

8. Conclusões

• A segurança e confiabilidade de uma junta soldada

dependem de procedimentos desenvolvidos em função das

diversas variáveis envolvidas na soldagem.

• Cumprimento dos padrões, inspeção e verificação dos

trabalhos são as formas de garantir a boa execução dos

serviços.

• O retrabalho ou um acidente causam muito mais perdas de

tempo e recursos do que uma prática rápida mal embasada.

Obrigado e boa tarde !