Comprometimento da resistência de ligações soldadas devido a

problemas operacionais na soldagem

Contribuição técnica nº 33

CONSTRUMETAL – CONGRESSO LATINO-AMERICANO DA CONSTRUÇÃO METÁLICA São Paulo – Brasil – 31 de agosto a 02 de setembro – 2010

Comprometimento da resistência de ligações soldadas devido a problemas operacionais na soldagem

Autor: Eng. Civil Renato Ferreira Professor Orientador: Eng. Civil M Sc. Thiago Dias de Araujo e Silva

Este trabalho tem o propósito de analisar o comprometimento da resistência de ligações soldadas devido a problemas operacionais na soldagem, pois as estruturas metálicas são constituídas pela associação de pequenos elementos, sendo a solda hoje amplamente utilizada neste propósito. Sob o aspecto teórico a solda é o melhor dispositivo de ligação, pois assegura na junta continuidade das propriedades químicas e físicas da peça, propiciando a satisfação estrutural, economia e aproveitamento de material, redução dos elementos de ligações, maior rigidez estrutural, redução significativa de peso em aço e agilidade na fabricação e montagem. Todavia a prática mostra que a solda é propensa à manifestação de deformidades que comprometem seu o desempenho, pois ocasionam a redução da sua área útil. No ano de 2007 o Prof. M.Sc. Thiago Dias promoveu um estudo de caso sobre a ausência de qualidade nos procedimentos de soldagem, que resultou na falência dos cordões de solda, deste modo tornando evidente o comprometimento das ligações soldadas, portanto este estudo busca examinar o grau de comprometimento das estruturas soldadas, executadas pelo processo de soldagem com eletrodo revestido, mediante a interferência intencional dos principais problemas operacionais, relatados na literatura e que acometem comumente a idoneidade da soldagem, refutando seu delineamento. Para tanto foram confeccionados corpos-de-prova com junta soldada simulando a soldagem sob alta amperagem, baixa amperagem, ocorrência de incrustação de escória, sem chanfro, com eletrodo submetido à umidade, soldagem livre, a critério do soldador e sem penetração. Os corpos-de-prova foram posteriormente submetidos a ensaio de tração. Salienta-se que esta perscrutação é fundamentada pela literatura de solda, portanto busca condenar a incúria dos procedimentos de soldagem, assim não contrapondo a solda como elemento de eficaz de ligação estrutural. Palavras-chave: Solda. Soldagem. Procedimento. Ligação. Desempenho. Corpo-de-prova.

1 –ESTUDO DE CASO

1.1 –TESE DE MESTRADO ENGº CIVIL THIAGO DIAS;

1.2 – PESQUISA REALIZADA NA SANEATINS;

1.3 –TRABALHO FINAL DE CURSO DO ENGº CIVIL RENATO FERREIRA BARROS.

Comprometimento da resistência de ligações soldadas devido a problemas operacionais na soldagem

1.1.1 -PROGRAMA EXPERIMENTAL

- Ensaio

- Instrumentação

-Carregamento

- Esquema

- Macaco hidráulico

- Deflectômetros

- Célula de carga

- Extensômetros

- Até a carga de

ruptura

intervalos de 2 tf

2 -PROGRAMA EXPERIMENTAL

1.1.2 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS- VIGA 01

CARGA X DESLOCAMENTO VERTICAL

0,00

100,00

200,00

300,00

400,00

500,00

600,00

0,00 5,00 10,00 15,00

DESL. VERTICAL (mm)

CA

RG

A (t

f)

R2R3R4R5R6Teórico

1.1.3 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS- VIGA 02

CARGA X DESLOCAMENTO VERTICAL

0,00

100,00

200,00

300,00

400,00

500,00

600,00

0,00 5,00 10,00

DESL. VERTICAL (mm)

CA

RG

A (t

f)

R2R3R4R5R6Teórico

1.1.4 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS- VIGA 03

CARGA X DESLOCAMENTO VERTICAL

0,0050,00

100,00150,00200,00250,00300,00350,00400,00450,00500,00

0,00 5,00 10,00 15,00

DESL. VERTICAL (mm)

CA

RG

A (t

f)

R2R3R4R5R6Teórico

1.1.5 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS- VIGA 04

CARGA X DESLOCAMENTO VERTICAL

0,00

100,00

200,00

300,00

400,00

500,00

600,00

0,00 5,00 10,00 15,00

DESL. VERTICAL (mm)

CA

RG

A (t

f) R2R3R4R5R6Teórico

1.1.6 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS- VIGA 05

CARGA X DESLOCAMENTO VERTICAL

0,0050,00

100,00150,00200,00250,00300,00350,00400,00450,00

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00

DESL. VERTICAL (mm)

CA

RG

A (t

f)

R2R3R4R5R6Teórico

1.1.7 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS- VIGA 06

CARGA X DESLOCAMENTO VERTICAL

0,00

100,00

200,00

300,00

400,00

500,00

600,00

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00

DESL. VERTICAL (mm)

CA

RG

A (t

f) R2R3R4R5R6Teórico

1.1.8 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS

VIGAS ENSAIADAS-ENSAIO EXPERIMENTALVIGA VALORES CALCULADOS RESULTADOS

MN=W.fy(tf.m)

Py (tf) Mpl (tf.m)

Múltimo(tf.m)

P último(tf)

Modo de Falha

01

12,42 32,30 16,15

20,02 40,04 FLM*02 24,20 48,40 FLM*03 17,95 35,90 FLM*04 20,52 41,04 FLM*05 20,00 40,00 FLM*06 22,95 45,90 FLM*

ENSAIO DE TRAÇÃO DE CHAPAS DE AÇO SAC-41 COM DIFERENTES CONFIGURAÇÕES DE SOLDAENSAIO DE TRAÇÃO DE CHAPAS DE AÇO SAC-41 COM DIFERENTES CONFIGURAÇÕES DE SOLDA

CP1- Solda com resfriamento rápido. CP4- Solda com amperagemCP1- Solda com resfriamento rápido. CP4- Solda com amperagemCP2- Solda bem executada. CP5- Solda com amperagemCP2- Solda bem executada. CP5- Solda com amperagemCP3- Solda com incrustação de escória. CP6- Solda com umidadeCP3- Solda com incrustação de escória. CP6- Solda com umidade

1.2.1 PESQUISA REALISADA NA SANEATINS 1.2.1 PESQUISA REALISADA NA SANEATINS

CP1- Solda com resfriamento rápido.CP1- Solda com resfriamento rápido. - Tensão de ruptura: 381,0 Mpa- Tensão de ruptura: 381,0 Mpa- Ponto de ruptura: ruptura na solda - Ponto de ruptura: ruptura na solda

1.2.2 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS

CP2- Solda bem executada.CP2- Solda bem executada. - Tensão de ruptura: 423,3 Mpa- Tensão de ruptura: 423,3 Mpa- Ponto de ruptura: ruptura na chapa - Ponto de ruptura: ruptura na chapa

1.2.3 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS

CP3- Solda com incrustação de escória.CP3- Solda com incrustação de escória. - Tensão de ruptura: 295,5 Mpa- Tensão de ruptura: 295,5 Mpa- Ponto de ruptura: ruptura na solda - Ponto de ruptura: ruptura na solda

1.2.4 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS

CP4- Solda com amperagem alta (230 amp).CP4- Solda com amperagem alta (230 amp). - Tensão de ruptura: 307,4 Mpa- Tensão de ruptura: 307,4 Mpa- Ponto de ruptura: ruptura na solda - Ponto de ruptura: ruptura na solda

1.2.5 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS

CP5- Solda com amperagem baixa (80 amp).CP5- Solda com amperagem baixa (80 amp). - Tensão de ruptura: 401,6 Mpa- Tensão de ruptura: 401,6 Mpa- Ponto de ruptura: ruptura na solda - Ponto de ruptura: ruptura na solda

1.2.6 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS

CP6- Solda com umidade.CP6- Solda com umidade. - Tensão de ruptura: 355,5 Mpa- Tensão de ruptura: 355,5 Mpa- Ponto de ruptura: ruptura na solda - Ponto de ruptura: ruptura na solda

1.2.8 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS

Nº Modo de execução Ponto de ruptura Tensão máxima Relação c/ CP01

      Mpa %

CP1 Solda com resfriamento rápido Ruptura na solda 381 10%

CP2 Solda Bem executada Ruptura na chapa 423.3  

CP3 Solda com escória de ferro Ruptura na solda 295.5 30%

CP4 Solda com amperagem alta Ruptura na solda 307.4 27%

CP5 Solda com amperagem baixa Ruptura na solda 401.6 5%

CP6 Solda com umidade Ruptura na solda 355.5 16%

1.3.1 1.3.1 TRABALHO FINAL DE CURSO DO ENGº CIVIL RENATO

Soldagem DescontinuidadeReferência Ângulo excessivo de reforço, sobreposição, respingos e rechupe de cratera.

Alta amperagem Respingos, porosidade, incrustação de escória, penetração excessiva e trincas.

Baixa amperagem Mordedura, ângulo excessivo de reforço, falta de fusão e penetração, rechupe de cratera e sobreposição.

Incrustação de escória Inclusão de escória, ângulo excessivo de reforço, falta de penetração, sobreposição, furos, porosidade, rechupe de cratera e trincas.

Sem chanfro Mordedura, ângulo excessivo de reforço, falta de penetração, sobreposição e trincas.

Eletrodo úmido Mordedura, ângulo excessivo de reforço, falta de penetração e fusão, sobreposição, inclusão de escória, respingos, furos, porosidade, rechupe de

cratera e trincas.

Livre Mordedura, respingos, falta de penetração e rechupe de cratera.

Sem Penetração Mordedura, respingos, falta de penetração, rechupe de cratera, ângulo excessivo de reforço e sobreposição.

1.3.2 1.3.2 TRABALHO FINAL DE CURSO DO ENGº CIVIL RENATO FERREIRA

Fotografia de solda apresentando mordedura, respingos, porosidade, furo, e falta de fusão

Fotografia de solda apresentando rechupe e trinca de cratera e inclusão de escória

Fotografia de solda apresentando porosidade, inclusão de escória, falta de fusão, trinca de margem

Fotografia de solda apresentando trinca transversal

Gráfico da tensão média de escoamento. Gráfico da tensão média máxima.

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