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ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA TÉCNICA DE PASSE DE REVENIDO E DO PRÉ-AQUECIMENTO NA SOLDAGEM DO AÇO API5L-X80 PELOS PROCESSOS SMAW, POR GRAVIDADE E FCAW ROBOTIZADO
ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA TÉCNICA DE PASSE DE REVENIDO E DO PRÉ-AQUECIMENTO NA SOLDAGEM DO AÇO API5L-X80 PELOS PROCESSOS SMAW, POR GRAVIDADE E FCAW ROBOTIZADO
INTRODUÇÃO A demanda por petróleo e seus derivados, tem dado lugar a uma expansão
da infraestrutura de dutos em grande escala. Para obter ganhos técnicos e econômicos, aços de Alta Resistência mecânica e Baixa Liga (ARBL) são uitlizados.O aço API5L X80 é um tipo de aço ARBL especificado para tubos de condução segundo a norma API (American Petroleum Institute).
Estudo anterior utilizando eletrodo revestido sem pré-aquecimento e baixa energia de soldagem encontrou na região de grão grosseiro (GG) da ZTA do cordão de acabamento dureza superior a 350Hv. Esta dureza indicou presença de microestruturas frágeis como a martensita que podem limitar o uso deste aço soldado. Por isso, um maior conhecimento da soldabilidade pode garantir que aços tipo API, possam atender com confiabilidade e segurança operacional.
OBJETIVO GERALEstudar a influência do pré-aquecimento e o uso da técnica de passe de
revenido (Temper Bead) na soldabilidade do aço API5L-X80 soldado pelos processos ao arco elétrico com eletrodo revestido, manual e mecanizado (gravidade), e arame tubular robotizado.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS• Estudar o uso da técnica do passe de revenido (Temper Bead Technique)
como alternativa ao uso do pré-aquecimento;• Analisar a influência do pré-aquecimento na soldagem do aço API5L-X80 nos
processos de soldagem ao arco elétrico manual com eletrodo revestido, mecanizado por gravidade e arame tubular robotizado.
MATERIAIS E MÉTODOSForam utilizadas chapas de aço API5L- X80 nas dimensôes 145X225x19mm que foram cortadas com oxiacetileno e posteriormente limpas por jateamento de granalhas e escova metálica giratória para que ficassem isentas de oxidação. As mesmas foram então soldadas pelo processo SMAW manual, mecanizado por gravidade (Fig.1a) e FCAW robotizado (Fig.1b), tendo sido depositados cordões de solda com 1, 2 e 3 passes para cada processo. No processo SMAW manual e por gravidade foi utilizado eletrodo revestido AWS E9018 de 3,25mm de diâmetro. Para o processo FCAW robotizado foi utilizado arame auto protegido ASME E91T8-G de 1,6mm de diâmetro. A chapa soldada pelo processo manual sofreu pré-aquecimento de 150ºC. A Tabela 1 mostra o programa de testes realizados em cada processo.
Marcus Vinícius da Silva Jardim 1 ([email protected])Angel Rafael Arce Chilque 2 ([email protected])
(1) Estudante de Engenharia Metalúrgica da FaEnge(2) Dr. es. Sc. Professor e Pesquisador da FaEnge
a b
Figura 1. Equipamentos de solda. (a) mecanizado por gravidade; (b) Robô usado no processo FCAW
Tabela 1. Programa de Testes realizados nas amostras de X80.
RESULTADOS
DISCUSSÃOOs resultados mostram que o processo arame tubular apresenta uma maior
penetração (3,0mm) quando comparado com os processos manual (1,3mm) e gravidade (1,4mm); Os valores da microdureza na ZTAGG não foram maiormente afetadas pela técnica do passe de revenido como utilizada; no processo manual com pré-aquecimento de 150ºC a diminuição da microdureza foi pequena; talvés por esta razão na indústria se utiliza pré-aquecimento em torno de 250ºC.
CONCLUSÕES• Apesar que a técnica de Temper Bead, como utilizada neste trabalho, não se
apresentou maiormente eficaz em diminuir a dureza da ZTA, ela conseguiu homogeinizar a dureza das amostras em geral a valores inferiores a 350Hv, o que no limite é aceito por norma (API 1104);
• Na soldagem com eletrodo revestido com baixa energia, seria necessário temperaturas de pre-aquecimento superiores a 150ºC para ser eficaz.
• O FCAW como utilizado forneceu um valor médio de 300HV na GG indicando ser mais eficaz na soldagem deste aço.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICASALORIER, A.S.; IBRAHIM, R.N.; GHOJEL, J. Eliminating post-weld heat treatment in repair welding by temper bead technique: role bead sequence in metallurgical changes. Journal of Materials Processing Technology, pp.392-400.2004ARCE, A.R.C.; BRACARENSE, A.; et al. Estudo comparativo da microestrutura e propriedades mecânicas de soldas do aço X80 feitas pelos processos SMAW, por gravidade (normal e subaquática) e FCAW robotizados. Trabalho apresentado no 67º Congresso da ABM no Rio de Janeiro. Belo Horizonte, 2012.JUNIOR, J. C. S.; ROCHA, D. B.; BRANDI, S. D. Uma Breve revisão histórica do desenvolvimento da soldagem dos aços API para tubulações. Soldagem & Inspeção. São Paulo, Vol. 18, No. 02, p.176-195, Abril/Jun. 2013.SPERKO, P.E.W.J. Exploring Temper Bead Welding. Welding Journal – Agosto 2005. Disponível em:<http://www.sperkoengineering.com/html/articles/Exploring%20Temper
%20Bead.pdf> Acesso em 20 de ago. 2012.
AGRADECIMENTOS
LRSS/
UFmG
23.7
23.2
8
22.7
8
22.1
8
21.5
5
20.9
8
20.3
8
19.8
19.2
4
18.5
5
17.9
17.4
16.9
2
16.4
7
15.9
6
15.5
14.9
150
200
250
300
350
400
Variação de dureza M01SP na ZTAGG
d (mm)
Dure
za (
Hv) 1
00g
18.317.4
16.515.6
14.713.8
12.9 1211.1
10.2
9.29999999999998
8.39999999999998 7.4 6.5 5.6 4.7150
250
350
Variação de dureza M02SP na ZTAGG
d (mm)
Dure
za (
Hv) 1
00g
2° cordão 1° cordão
4.7 5.6 6.5 7.4 8.3 9.210.1 11
11.912.7
13.614.5
15.416.3
17.218.1 19
19.920.8
150
200
250
300
350
400Variação de dureza M03SP na ZTAGG
d (mm)
Dure
za (
Hv) 1
00g
Cordão 3 Cordão 2 Cordão 1
23.3522.75
22.1521.55
20.9520.35
19.7519.15
18.5517.95
17.3516.75
16.1515.55
14.9514.35
13.7513.15
12.5511.95
150
200
250
300
350
400
Variação de dureza G02SP na ZTAGG
d (mm)
Dure
za (
Hv) 1
00g
2° cordão 1° cordão
24.7523.85
22.9522.05
21.1520.25
19.3518.45
17.5516.35
15.4514.55
13.6512.75
11.8500000000001
10.9500000000001
10.0500000000001150
250
350
Variação de dureza G03SP na ZTAGG
d (mm)
Dure
za (H
v) 1
00g
3° cordão 2° cordão 1° cordão
16
15.5 15
14.5 14
13.5 13
12.5 12
11.5 11
10.5 10 9.5 9
8.5 8
7.5 7
6.5
6.35
150
200
250
300
350
400Variação de dureza AT01SP na ZTAGG
d (mm)
Dure
za (H
V) 1
00g
18.7
18.1
17.5
16.9
16.3
15.7
15.1
14.5
13.9
13.3
12.4
11.8
11.2
10.6
9.99
99...
9.39
99...
8.79
99... 8.2
7.6 7
6.4
5.8
5.2
4.75
150
200
250
300
350
400Variação de dureza AT02SP na ZTAGG
d (mm)
Dure
za (H
V) 1
00g
1º Cordão2º Cordão
18.3
517
.75
17.1
516
.55
15.9
515
.35
14.7
514
.15
13.5
512
.95
12.3
511
.75
11.1
510
.55
9.94
99...
9.34
99...
8.74
99...
8.15
7.55
6.95
6.35
5.75
5.15
4.55
3.95
3.35
2.75
2.15
1.55
0.95
0.35
-0.2
5
150
200
250
300
350
400Variação de dureza AT03SP na ZTAGG
d (mm)
Dure
za (H
V) 1
00g
1º Cordão2º Cordão3º Cordão
26.5525.95
25.3524.75
24.1523.55
22.9522.35
21.7521.15
20.5519.95
19.35150
200
250
300
350
400
Variação de dureza G01SP na ZTAGG
d (mm)
Dure
za (H
v) 1
00g
Tabela 2. Parâmetros da soldagem utilizados.
Figura 3. Curvas de Dureza Vickers na ZTA região de Grão Grosseiro das amostras de X80.
Figura 2. Perfil macrográfico dos cordões soldados usando a técnica do passe de revenido.
M03SP G03SP AT03SP
351 Hv357 Hv
Figura 4. Influência da técnica do passe de revenido na
microestrutura da ZTAGG.
