Eletrodos Revestidos Impermeáveis do Tipo Baixo Hidrogênio

1. Eletrodos Revestidos Impermeáveis do Tipo Baixo Hidrogênio Prof. Alexandre Queiroz Bracarense, PhD Professor Titular do DEMEC – UFMG Ivan Fichel Diretor Presidente da Elbras

2. Tudo começou com Soldagem subaquática molhada Condição Extrema onde o eletrodo (6013) Precisa ser envernizado Testou-se vários vernizes, inclusive um polímero a base de poliestireno - ISOPOR QUESTÃO: E se o polímero fosse colocado diretamente no revestimento como impermeabilizante e aglomerante? Poderiamos eliminar envernizamento e ....

3. No laboratório Eletrodos produzidos em Laboratório

4. Na Fábrica

5. Avaliação da extrudabilidade E6013 E6013

6. Microestrutura de eletrodo E6013 impermeabilizado com verniz VINÍLICO em soldagem subaquática molhada Surpresa maior e ainda inexplícavel!! F W + F P + 500x F W + F P + 500x 100x

7. Microestrutura de eletrodo E6013 aglomerado com POLIESTIRENO 500x Foi encontrada Ferrita acicular!!!! 500x E em quantidade razoável!!!! 100x

8. Ferrita acicular é sinônimo de excelentes propriedades mecânicas. A priori é muito difícil conseguir ferrita acicular em solda subaquática!! Usando o polímero isto foi facilmente conseguido!!!

9. O projetoparasoldagemsubaquática continua porem, usando o mesmoconceito, focou-se na Soldagem convencional fora d´água E7018 Eliminando ressecagem, manutenção em estufa e mais........

10. Na Fábrica

11. Metodologia 1 Primeira Etapa: fabricação em laboratório fazendo ajustes na formulação de eletrodos revestidos convencionais do tipo básico E7018, substituindo o silicato, comumente usado como aglomerante, por polímeros em solução. Segunda Etapa: produção em escala industrial de lotes de eletrodos impermeáveis “básicos” 7018.

12. Testes de Validação da Produção: Soldagens sobre chapa • avaliar a estabilidade do arco elétrico e a aparência do cordão de solda. • Análise química do metal de solda visando validar as alterações de fórmula e criar subsídios para as novas alterações. • Análise metalográfica, avaliação microestrutural, • Teste de hidrogênio difusível e • Teste de dureza para complementar o desenvolvimento do consumível. (B1) Impermeável Laboratório (B2) Impermeável Fábrica

13. Resultados Ajustes na Formulação do Eletrodo Revestido Impermeável Análise Química do Metal de Solda

14. Metalografia do Metal de Solda em Diferentes Posições (Ataque Nital 2%, 200X) E7018 Padrão Impermeável B4 Impermeável B9

15. Detalhe Microestrutura do Metal de Solda (1000X) E7018 Padrão Impermeável B4 Impermeável B9

16. Porcentagem de Ferrita Acicular no Metal de Solda

17. Dureza Medida em Regiões com Ferrita Acicular ~ 237 HV BABU, S.S., BHADESHIA, H.K.D.H. Transition from Bainite to Acicular Ferrite in Reheated Fe-Cr-C Weld Deposits. Materials Science and Techonology, v.6, p. 1005-1019, 1990. BABU, S.S., BHADESHIA, H.K.D.H. Mechanism of the Transition from Bainite to Acicular Ferrite. Materials Transation, JIM, v.32, n. 8, p. 679-688, 1991.

18. Observações • A fabricação em escala industrial de eletrodos revestidos impermeáveis aglomerados com polímeros é tecnologicamente viável; • Ajustes nas quantidades de polímero em solução foram necessários para obtenção de uma massa úmida com consistência adequada a uma boa extrusão e resistência do revestimento; • Eletrodos revestidos impermeáveis apresentaram microestrutura, no mínimo, similar a do eletrodo revestido padrão e composta fundamentalmente de ferrita acicular; • Como ocorre com eletrodos convencionais, os eletrodos revestidos impermeáveis podem sofrer ajustes de formulação para adequação da operacionabilidade e da composição química do metal de solda.

19. Metodologia 2 Alteração na formulação com o objetivo de aumentar a quantidade de ferrita acicular, ajustar a dureza e ajustar a composição química no metal de solda Análise de Dureza da Ferrita Acicular (HV100)

20. Análise Química do Metal de Solda

21. Análise Metalográfica Topo do Cordão Centro do Cordão Base do cordão Ampliação 1000X Ampliação 500X Ampliação 100X

22. Base do cordão – 1000X

23. Ensaio de Tração Eletrodo Convencional Limite de resistência a tração 530 a 590 Mpa Alongamento 27 a 32 % Resistência a tração 677,9 MPa Eletrodo Convencional Limite de resistência a tração 530 a 590 Mpa Alongamento 27 a 32 % Limite superior de escoamento 554,3 MPa Alongamento percentual após ruptura 29,1 %

24. Eletrodo Convencional Charpy -30oC 35 a 67J Charpy – 45oC 27 a 40J Ensaio de Impacto – Charpy V (- 30oC) Energia absorvida a -30o C = 68 J Eletrodo Convencional Charpy -30oC 35 a 67J Charpy – 45oC 27 a 40J (- 45oC) Energia absorvida a -45o C = 50 J

25. Difratometria de raio X da ESCORIA E7018 Padrão - convencional A análise da escoria da solda usando eletrodo convencional mostrou que os ingredientes não foram todos queimados através do arco e provavelmente estão em excesso na formula Por outro lado o resultado da escoria do eletrodo impermeável mostram poucos picos (não usual na morfologia de escórias) indicando que provavelmente todos ou quase todos ingredientes são usados durante a soldagem. Provavelmente o fenômeno associado com todos os benefícios observados no metal de solda. Impermeável

26. Hidrogênio Difusível – Cromatografia Gasosa

28. Hidrogênio Difusível – Cromatografia Gasosa 15 dias v 60 dias v 30 dias Lote 1 – misturador de pá Lote 2 – misturador de parafuso Eletrodo convencional: 5 a 8 ml/100gr metal depositado

29. Hidrogênio Difusível – Cromatografia Gasosa Observação importante: Parece que o eletrodo impermeável exposto não promove aumento do teor de hidrogênio e talvez até reduza…..

30. Observações • Eletrodo com excelente soldabilidade – corrente 20% mais baixa que para um eletrodo convencional; • Durabilidade indeterminada – revestimento hidrofugante; • Dispensa cuidados especiais de manutenção e conservação; • Excelente resistência mecânica do revestimento; • Resultados metalúrgicos e mecânicos superiores aos convencionais; • Eletrodo de baixíssimo hidrogênio – possibilidade de homologação como E7018-1H4R??? Ou H2 se a norma permitir…………………

31. Próximasetapas Tem uma tendência que precisa ser mais bem entendida: Porque é possível obter uma microestutura com quantidade tão alta de ferrita acicular (acima de 75%) comparado com o eletrodo convencional? Será uma tese a ser defendia em 2 anos. Produzir eletrodo celulósicos para verificar o que ocorre – já começamos!! Produzir fluxo para soldagem com arco submerso Produzir arame tubular recheando com o material. Na verdade tambem já começamos esta etapa.

32. Desenvolvimento do eletrodo celulósico F = 4 mm I = 120A

34. Desenvolvimento do arame tubular

35. Alexandre Queiroz Bracarense (bracarense@ufmg.br) Ivan Fichel (ivan@elbras.com.br)