UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA

UNIDADE ACADÊMICA DE ENGENHARIA MECÂNICA IX JORNADA DE TRABALHO DE CONCLUSÃO PERÍODO 2011.2

AVALIAÇÃO DA TENACIDADE DE JUNTAS SOLDADAS DE AÇOS DISSIMILARES UTILIZADOS NO SETOR

OFFSHORE DA INDÚSTRIA DE PETRÓLEO

Aluno: Jailson Alves da NóbregaProfessor Orientador: Theophilo Moura Maciel

2 de Dezembro 2012

INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO

OBJETIVOOBJETIVO

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICAFUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

METODOLOGIA METODOLOGIA

RESULTADOS E DISCUSSÃORESULTADOS E DISCUSSÃO

CONCLUSÃOCONCLUSÃO

AGRADECIMENTOS AGRADECIMENTOS

ROTEIRO

INTRODUÇÃO

-Equipamentos para produção offshore

-Necessidade do aumento da vida útil e da garantia com relação a riscos por falha por fratura frágil

-Aços com características especiais oriunda da composição química e do processo de fabricação

-Juntas soldadas de aços de alta resistência temperados e revenidos para válvula com aços de média resistência para tubulação

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INTRODUÇÃO

Assegurar as propriedades da junta soldada mantendo a alta resistência mecânica, tenacidade e dureza do metal de base.

Técnicas para redução da zona fragilizada da junta soldada:-TTAT - (Alto custo e tempo para aplicação)-”Amanteigamento” com ligas de Ni

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OBJETIVO

• Avaliar a eficiência destas técnicas sobre a tenacidade destas juntas soldadas através do ensaio de impacto Charpy com o entalhe localizado nestas regiões críticas das juntas soldadas.

• Realização de testes em 4 juntas soldadas com diferentes condições de “Amanteigamento” e tratamento térmico de alívio de tensões, para níveis semelhantes de energias de soldagem.

Fundamentação Teórica

Aços baixa liga

Aços temperados e revenidos de médio carbono

0,25 a 0,50% C e não mais que 5% elementos de ligaTemperabilidade e Tenacidade assegurada pela adição Cr e MoEndureçidos por tempera / estrutura martensíticaRevenidos para ajustes de propriedades (dureza, tenacidade ductilidade , propriedades mecânicas)

σe = 415 MPA

AISI 8630 -1% Ni elevada temperabilidade e boa relação entre propriedades mecânicas e dureza 22HRC.

Fundamentação Teórica

Ligas de Níquel

•Amplo uso em engenharia

•Estrutura CFC ( boa tenacidade, ductilidade, propriedades mecânicasem baixa e alta temperatura) bem como resistência a corrosão e oxidação.

•Liga Inconel 625 amplo uso na indústria (química, nuclear, aplicação com água do mar)

•excelente resistência a fadiga, resistência térmica, soldabilidade.•M.A em soldas dissimilares por causa de sua resistência, ductilidade e sua habilidade de tolerar na diluição uma grande quantidade de outros materiais.

Fundamentação Teórica

Soldagem dissimilar

•Soldagem em que a composição química do metal de adição é diferente do metal de base.

•A vantagem do revestimento é promover, a partir de um baixo custo relativo, os benefícios de materiais mais caros, que possuem características de resistência à corrosão, resistência à abrasão e outras.

•A maioria dos revestimentos metálicos são compostos de metais como aços inoxidáveis, ligas de níquel e ligas de cobre soldados sobre aços carbono e aços baixa liga.

Fundamentação Teórica

Amanteigamento

•Técnica que envolve a deposição de uma ou mais camadas de metal alta tenacidade na face da junta ou da superfície a ser soldada.

•Evita perda das propriedades mecânicas.

•Segundo passe visa refinar a microestrutura da zona termicamente afetada (ZTA), fazendo com que a zona parcialmente macia do segundo passe coincida com a zona dura do passe anterior.

Fundamentação Teórica

Ensaio de Impacto

Fundamentação Teórica

Ensaio de Impacto

Metodologia

Ensaio de Impacto aplicado a Juntas Soldadas

Fundamentação Teórica

Ensaio de Impacto aplicado a Juntas Soldadas

Metodologia

Materiais utilizados

Metodologia

Processo: (GMAW-Gas Metal Arc Welding)

Equipamentos utilizados nas soldagens.

Metodologia

Amanteigamento

Metodologia

Preenchimentos da Junta

Condições:

•1 PASSE DE AMANTEIGAMENTO•2 PASSES DE AMANTEIGAMENTO•1 PASSE DE AMANTEIGAMENTO E TTAT 676 ° C (2 h)•1 PASSE DE AMANTEIGAMENTO E TTAT 720 ° C (4 h)

Metodologia

Preenchimento da Junta

Metodologia

Preenchimento da Junta

Esquema do procedimento de Soldagem

Metodologia

Amostras para Ensaio Charpy e Microdureza

Metodologia

Microdureza

4 Linhas de 40 pontos: M.S , ZTA , M.B

Metodologia

Corpos de Prova Charpy

Metodologia

Equipamentos Utilizados

Máquina de ensaio de impacto JB-W300. . Brochadeira LS71-UV,

Microscopia Eletrônico de Varredura- MEV ( Imagem Internet)

Microdurômetro digital FM-700 Future Tech.

Resultados e Discussões

Tenacidade para cada Condição

Resultados e Discussões

Tenacidade para cada Condição

Resultados e Discussões

Microdureza

Resultados e Discussões

Microdureza

Resultados e Discussões

Microscópia

Resultados e Discussões

Micrografia

Ampliação 200x : 1 passe de amanteigamento

Resultados e Discussões

Micrografia

Ampliação 200x: 2 passes de amanteigamento

Resultados e Discussões

Micrografia

Ampliação 200x : TTAT 676 °C (2 horas)

Resultados e Discussões

Micrografia

Ampliação 200x : TTAT 720°C (4 horas)

Conclusões

•A aplicação da técnica de dois passes de amanteigamento mostrou-se eficiente na redução da fragilização da ZTA do aço AISI 8630 obtendo valores de energia absorvida similares àqueles obtidos com a aplicação dos TTATs.

•A relação entre os valores de microdureza e os valores de energia absorvida na ZTA mostraram-se compatíveis já que os mesmos obtidos com dois passes de amanteigamento e com TTAT de 2 horas foram ligeiramente inferiores àqueles obtidos com apenas um passe de amanteigamento.

Conclusões

•A redução significativa de dureza na ZTA dos corpos de prova obtidos com TTAT à 720 °C por 4 horas quando comparada com as apresentadas nas outras condições demonstra a necessidade do controle desta variável na aplicação dos TTAT.

•O maior refino na interface nas regiões da interface no lado do substrato (Aço AISI 8630) quando aplicadas a técnica com dois passes de amanteigamento confirmaram a eficiência da técnica neste sentido.

Agradecimentos

DEUS por ter me guiado no caminho certo

Minha familia em especial meupai Severino e a minha mãe Deolinda

Ao Prof. Dr. Theophlilo Moura Maciel

Ao professores Dr Marco Antonio Santos e Manassés da Costa

Agradeço imensamente aos amigos Raphael Henrique Falcão e Mariana Karla

Ao professor João Batista por ter acompnhado

A Maurílio Albuquerque e a todos os funcionários da oficina de engenharia mecânica

A todos os amigos em especial a Flavia Resende, Felipe Oliveira, Pompilio Aragão, Renan Dias e Ewerson Coutinho

Agradecimentos

Universidade Federal de Campina Grande – UFCG, especificamente aos que fazem a Unidade Acadêmica de Engenharia Mecânica - UAEM Enfim, a todos que de alguma forma contribuíram para a realização deste trabalho.

FIM

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