Soldagem (parte 3) Professor: Tiago de Sousa Antonino

1. Universidade Federal de PernambucoCentro de Tecnologia e GeociênciasDepartamento de Engenharia Mecânica Soldagem (parte 3) Professor: Tiago de Sousa Antonino

2. Mercado de Trabalho do Inspetor de Soldagem

3. Estaleiro

4. Vasos de Pressão

5. Ensaios em Juntas Soldadas • Avaliar as propriedades da junta soldada; • Avaliar a sanidade de uma solda; • Necessários para qualificar procedimentos de soldagem.

6. Tipos de Ensaios Mais Comuns • Ensaios Destrutivos: • Ensaio de Tração • Ensaio de Dobramento. • Ensaio de Dureza • Ensaio de Impacto Charpy V • Ensaios Não-Destrutivos: • Líquido Penetrante • Partículas Magnéticas • Estanqueidade • Raios X e Gama • Ultra-Som

7. Ensaios Destrutivos TEM COMO OBJETIVO A DETERMINAÇÃO QUANTITATIVA OU QUALITATIVA DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS MATERIAIS; UTILIZAÇÃO DE CORPOS DE PROVA PADRONIZADOS.

8. Significado dos Ensaios Mecânicos • DESTRUTIVOS: • Propriedades Mecânicas • NÃO-DESTRUTIVOS: • Detectar falhas internas

9. Ensaios Mecânicos: Finalidades • METAIS: • Determinação das Propriedades Mecânicas; • Definição do comportamento do metal quando submetido a esforços mecânicos

10. Ensaios Mecânicos: Finalidades • SOLDA: • Assegurar a qualidade mínima da solda em termos de Propriedades Mecânicas; • Qualificação do Metal de Adição; • Qualificação do Procedimento de Soldagem; • Qualificação de Soldadores.

11. Ensaio de Tração Preparação do CP tração: Rompeu fora da solda: Avaliar LR e dutilidade Rompeu na solda: Avaliar LR e dutilidade. Avalia a Resistência Mecânica e dutilidade da junta soldada; Corpo de prova Transversal à Solda;

12. Ensaio de Tração • Por que não se avalia o LE neste ensaio? • O MB e o MS podem ter composição química e microestrutura diferentes; • Pode haver 2 LE (MB e MS); • São Avaliados: • Local da ruptura (na solda, fora da solda); • Limite de Resistência; • Alongamento.

13. Ensaio de Dobramento • Avalia se a solda tem defeitos como: trincas, falta de fusão, falta de penetração, porosidade. • Avalia a integridade da solda. • Rápido e Barato • Dobramento de: • Face • Raiz • Lateral

14. Ensaio de Dobramento • PROPRIEDADE MECÂNICA AVALIADA: • FORNECE UMA INDICAÇÃO QUALITATIVA DA DUCTILIDADE DO MATERIAL • NÃO DETERMINA NENHUM VALOR NUMÉRICO

15. Ensaio de Dobramento • TEM O OBJETIVO DE FORNECER UMA INDICAÇÃO QUALITATIVA DA DUCTILIDADE DE UM MATERIAL; • SIMPLES; • MUITO UTILIZADO; • CP DE EIXO RETILÍNEO E SECÇÃO TRANSVERSAL CIRCULAR, TUBULAR, RETANGULAR OU QUADRADA; • A CARGA NEM SEMPRE PRECISA SER MEDIDA ; • SEVERIDADE DO ENSAIO DEPENDE DO DIÂMETRO DO CUTELO E DO ÂNGULO DE FECHAMENTO (QUANTO MAIOR O ÂNGULO MAIOR A SEVERIDADE); • ANÁLISE DA SUPERFÍCIE TRACIONADA;

16. Ensaio de Dobramento

17. Ensaio de Dobramento

19. Ensaio de Dureza • Avalia a presença de regiões endurecidas da junta soldada; • Zona Fundida, Linha de Fusão, ZTA e Metal Base; • Ao menos 6 medidas em cada região; • Aço carbono: Dureza máxima 250-350HV.

20. Descontinuidades Comuns em Soldas Descontinuidade é uma interrupção ou uma violação da estrutura típica ou esperada de uma junta soldada. De acordo com as exigências de qualidade para a junta soldada (baseadas em normas ou em um contrato), uma descontinuidade pode ser considerada como prejudicial para a utilização futura da junta, constituindo-se, desta forma, em um defeito e exigindo ações corretivas. Devido ao alto custo dessas ações, a presença de defeitos deve sempre ser evitada.

21. Descontinuidades Comuns em Soldas • De acordo com a AmericanWeldingSociety, tem-se três categorias básicas de descontinuidades: • Descontinuidades Dimensionais: • Distorção • Dimensões Incorretas da Solda • Perfil Incorreto da Solda • Descontinuidades Estruturais: • Porosidade • Inclusões de Tungstênio • Falta de Fusão • Falta de Penetração • Mordedura • Trincas e outras • Propriedades Inadequadas • Propriedades Mecânicas • Propriedades Químicas e outras

22. Descontinuidades Dimensionais • São inconformidades nas dimensões ou forma dos cordões de solda. • Sua gravidade varia com a magnitude e a aplicação, ou processamento posterior que a peça soldada vai ser submetida.

23. Descontinuidades Dimensionais - Distorção • Origem: • São alterações de forma e dimensões que componentes soldados sofrem como resultado de deformações plásticas devidas ao aquecimento não uniforme e localizado durante a soldagem. • Causa Práticas: • Soldagem em excesso, soldagem em juntas livres (aquelas em que as peças podem se mover facilmente), seleção incorreta do chanfro e da sequência de soldagem etc. • Consequências: • Mudanças de formas e dimensões. • Medidas Corretivas: • A distorção pode ser reduzida durante a soldagem, diminuindo-se a quantidade de calor e metal depositado, pela utilização de dispositivos de fixação, pelo martelamento entre passes, escolha correta do chanfro e da sequência de soldagem etc. A correção da distorção em soldas prontas exige medidas, em geral onerosas, como desempenamento mecânico ou térmico, remoção da solda e ressoldagem etc.

24. Descontinuidades Dimensionais - Distorção

25. Descontinuidades Dimensionais – Dimensão Incorreta da Solda • No projeto de uma estrutura, as dimensões das soldas são especificadas de modo a atender a algum requisito, por exemplo, resistência mecânica à tração. • Dimensões fora das tolerâncias admissíveis configuram defeitos de soldagem, uma vez que a solda deixa de atender a esses requisitos. • As dimensões de uma solda são verificadas, em geral, numa inspeção visual, com o auxílio de gabaritos.

26. Descontinuidades Dimensionais – Perfil Incorreto da Solda Este deve ser considerado, na medida em que variações geométricas bruscas agem como concentradores de tensões, facilitando a formação e a propagação de trincas.

27. Descontinuidades Dimensionais – Perfil Incorreto da Solda Convexidade excessiva de cordões em soldas multipasses podem causar falta de fusão e/ou inclusões de escória entre passes. Em quase todos os casos, um perfil inadequado do cordão de solda está relacionado com a manipulação ou posicionamentos imperfeitos do eletrodo e/ou utilização de parâmetros de soldagem inadequados.

28. Descontinuidades Dimensionais – Formato Incorreto da Junta O posicionamento ou o dimensionamento inadequado das peças pode levar a problemas como o desalinhamento em juntas de topo. Problemas de distorção podem também ser um importante fator para a obtenção de juntas soldadas com um formato incorreto.

29. Descontinuidades Estruturais São descontinuidades na micro ou macroestrutura na região da solda, associadas à falta de material ou à presença de material estranho em quantidades apreciáveis. Sua gravidade depende do tipo de descontinuidade, sua extensão e geometria.

30. Descontinuidades Estruturais - Porosidade • Origem: • Evolução de gases durante a solidificação da solda. As bolhas de gás podem ser aprisionadas pelo metal solidificado à medida que a poça de fusão é deslocada. Pode ocorrer uniformemente distribuída, em grupos, alinhada ou como porosidade vermicular. • Causas Práticas: • Umidade ou contaminação de óleo, graxa, ferrugem etc. na região da junta, eletrodo, fluxo ou gás de proteção úmidos, corrente ou tensão de soldagem excessivas, corrente de ar durante a soldagem etc. • Consequências: • Pequenas quantidades de poros não são consideradas prejudiciais. Acima de determinados limites (em geral estabelecidos por normas), a porosidade pode afetar as propriedades mecânicas, particularmente, reduzindo a seção efetiva da junta. Porosidade alinhada pode ser mais prejudicial que porosidade distribuída.

31. Descontinuidades Estruturais - Porosidade • Medidas Corretivas: • A formação de porosidade pode ser minimizada pelo uso de materiais limpos e secos, de equipamento em boas condições e pelo uso de parâmetros de soldagem adequados.

32. Descontinuidades Estruturais – Inclusões de Escória • Origem: • Vários processos de soldagem utilizam fluxos que formam escória que tende a se separar do metal líquido na poça de fusão. Além disso, várias reações se processam na poça, podendo gerar produtos insolúveis no metal líquido que tendem a se separar deste e também formar escória. Por diversos motivos, parte desta escória pode ficar presa entre os passes de solda ou entre estes e o metal de base. • Causas Práticas: • Manipulação incorreta do eletrodo, de tal forma que a escória flui à frente da poça de fusão, particularmente, na soldagem fora da posição plana e na remoção parcial da escória solidificada entre os passes de solda. Este problema é especialmente agravado quando os passes tem uma convexidade excessiva ou o chanfro é muito estreito. Este tipo de inclusão apresenta-se, em geral, com uma forma alongada numa radiografia.

33. Descontinuidades Estruturais – Inclusões de Escória • Consequências: • As inclusões alongadas formadas entre os passes de solda são concentradores de tensão relativamente severos e podem facilitar a formação de trincas. • Medidas Corretivas: • Manipulação correta e remoção adequada da escória dos passes de soldagem anteriores.

34. Descontinuidades Estruturais – Inclusão de Tungstênio Este tipo de inclusão ocorre na soldagem com o processo TIG, quando a ponta do eletrodo toca o metal de base ou a poça de fusão, em especial, na abertura do arco sem ignitor de alta frequência, ocorrendo a transferência de partículas de tungstênio para a solda.

35. Descontinuidades Estruturais – Falta de Fusão • Origem: • O termo refere-se à ausência de continuidade metalúrgica entre o metal depositado e o metal de base ou dos passes adjacentes. Resulta do não aquecimento adequado do metal presente na junta e/ou da presença de uma camada de óxido espessa o suficiente para dificultar a fusão do metal de base. • Causas Práticas: • Manipulação incorreta do eletrodo, falta de limpeza da junta, energia de soldagem insuficiente (corrente muito baixa ou velocidade de soldagem muito elevada), impossibilidade de o arco atingir certas regiões da junta (por exemplo, na soldagem em vários passes, a região entre dois passes de convexidade excessiva) etc. • Consequência: • A falta de fusão é um concentrador de tensões severo, podendo facilitar o aparecimento e a propagação de trincas. Além disso, pode reduzir a seção efetiva da solda.

36. Descontinuidades Estruturais – Falta de Fusão • Medidas Corretivas: • Em peças de responsabilidade, a existência da falta de fusão não pode ser tolerada, exigindo-se a remoção da região defeituosa e a sua ressoldagem. Para evitar sua formação, deve-se atuar no sentido de se eliminar suas causas práticas.

37. Descontinuidades Estruturais – Falta de Penetração • Origem: • O termo refere-se a falhas em se fundir e encher completamente a raiz da solda. • Causas Práticas: • Manipulação incorreta do eletrodo, junta mal projetada (ângulo de chanfro ou abertura de raiz pequenos), correntes de soldagem insuficiente, velocidade de soldagem muito alta e diâmetro de eletrodo muito grande. • Consequências: • Redução da seção útil da solda e concentração de tensões. • Medidas Corretivas: • A falta de penetração pode ser evitada pelo projeto adequado da junta e utilização de um procedimento de soldagem apropriado.

38. Descontinuidades Estruturais – Falta de Penetração

39. Descontinuidades Estruturais – Mordeduras • Origem: • Fusão do metal de base na margem do cordão de solda, sem ocorrer o enchimento desta área, resultando na formação de uma reentrância nesta região. • Causas Práticas: • Manipulação incorreta do eletrodo, comprimento excessivo do arco, corrente ou velocidade de soldagem muito elevadas. Deve-se observar que, na soldagem com eletrodo revestido, certos eletrodos têm maior tendência para gerar mordeduras do que outros. • Consequências: • Redução da área útil e concentração de tensões. Particularmente, a resistência à fadiga é reduzida. • Medidas Corretivas: • Atuar no sentido de impedir as suas causas. Quando ocorre na soldagem em vários passes, a sua eliminação (com o esmeril, por exemplo)é importante para se evitar problemas na deposição dos passes seguintes.

40. Descontinuidades Estruturais – Trincas

41. Inspeção de Juntas Soldadas – Antes da Soldagem

42. Inspeção de Juntas Soldadas – Durante a Soldagem

43. Inspeção de Juntas Soldadas – Após a Soldagem

44. Ensaios Não Destrutivos – Inspeção Visual

45. Ensaios Não Destrutivos – Líquido Penetrante

46. Ensaios Não Destrutivos – Partículas Magnéticas

47. Ensaios Não Destrutivos – Utra-Som

48. Ensaios Não Destrutivos – Radiografia e Gamatografia

50. Práticas de Segurança em Soldagem • Soldador a Arco Elétrico: É uma ocupação segura desde que sejam tomadas as medidas necessárias para proteger o soldador dos riscos potenciais. • Subestimando ou ignorando medidas de segurança, os soldadores ficam expostos a perigo como: • Choque Elétrico • Exposição demasiada a Radiação (queimaduras). • Inalação de Fumos e Gases. • Risco de Incêndio e Explosões.