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FACULDADE DE TECNOLOGIA

SENAI “NADIR DIAS DE FIGUEIREDO”

ADRIANO DOS ANJOS

FELIPPE DA PENHA CHELLA

A INFLUÊNCIA DA ENERGIA DE SOLDAGEM EM AÇOS DUPLEX E SUPERDUPLEX

OSASCO 2012

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ADRIANO DOS ANJOS

FELIPPE DA PENHA CHELLA

A INFLUÊNCIA DA ENERGIA DE SOLDAGEM EM AÇOS DUPLEX E SUPERDUPLEX

Projeto de Pesquisa apresentado a Faculdade de Tecnologia SENAI “Nadir Dias de Figueiredo”

Trabalho sob a orientação técnica do (a) Prof. Paulo Eduardo Alves Fernandes

e orientação metodológica do Prof. Roberto Sanches Cazado

OSASCO 2012

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RESUMO

Segundo definições (VITIELLO, 2009 e REICK, 1992), os aços inoxidáveis

duplex e superduplex têm sido cada vez mais empregados em setores industriais

como o petroquímico, energético, naval e plataformas on e offshore. A crescente

demanda por petróleo vem impulsionando a sua produção, acarretando a

necessidade de estruturas cada vez maiores e, consequentemente mais onerosas.

Para tanto, esta pesquisa tem por finalidade quantificar a energia de soldagem

empregada (através do processo eletrodo revestido).

Com isto será utilizada a metodologia de verificação quantitativa para determinar

a influência na ocorrência da fragilização por hidrogênio e na resistência mecânica e

à corrosão dos aços duplex e superduplex.

Como resultado espera-se tornar viável a união destes metais, tanto no

campo técnico quanto econômico a partir estudo de parâmetros de soldagem para

que essa fragilização seja amenizada.

Palavras-chave: Aços inoxidáveis duplex. Aços inoxidáveis superduplex. Processo

SMAW (Eletrodo Revestido). Fragilização por hidrogênio. Parâmetros de Soldagem.

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SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO E JUSTIFICATIVA COM SÍNTESE DA

BIBLIOGRAFIA FUNDAMENTAL ............................................................ 5

2. OBJETIVO GERAL ............................................................................. 7

2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .......................................................... 7

3. PLANO DE TRABALHO E CRONOGRAMA DE EXECUÇÃO .......... 8

4. MATERIAIS E MÉTODOS ................................................................... 9

5. FORMAS DE ANÁLISE DOS RESULTADOS .................................. 10

REFERÊNCIAS ....................................................................................... 11

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1. INTRODUÇÃO E JUSTIFICATIVA COM SÍNTESE DA BIBLIOGRAFIA FUNDAMENTAL

Segundo definições (VITIELLO, 2009 e REICK, 1992), os aços inoxidáveis

duplex e superduplex têm sido cada vez mais empregados em setores industriais

como o petroquímico, energético, naval e plataformas on e offshore. A crescente

demanda por petróleo vem impulsionando a sua produção, acarretando a

necessidade de estruturas cada vez maiores e, consequentemente mais onerosas.

Apesar das dificuldades encontradas no processo de soldagem (fragilização

por hidrogênio e perda de resistência à corrosão, provocados pelo aquecimento

localizado), estes tipos de aços contêm características e propriedades que justificam

sua utilização. Além de serem recicláveis, estes materiais apresentam resistência

mecânica e à corrosão, que permitem a diminuição considerável de peso de suas

estruturas, fazendo com que se tenham vantagens não só na questão econômica,

como também, na de segurança.

Em termos de soldagem, os aços duplex apresentam boa soldabilidade,

enquanto que os superduplex apresentam soldabilidade intermediária. Apesar disso,

estes são considerados mais resistentes a mecanismos de corrosão localizada,

como corrosão sob tensão e por pite em ambientes contendo cloretos.

Deste modo, a minimização da fragilização (pelo hidrogênio) e do processo

corrosivo torna a soldagem viável para união destes metais, tanto na parte técnica

quanto econômica. Por isso, o estudo de parâmetros de soldagem justifica-se para

que essa fragilização seja amenizada. Entre os principais parâmetros, que serão

tratados ao longo da pesquisa, destacamos: Energia de soldagem (que envolve a

intensidade de corrente, tensão elétrica e velocidade de soldagem), velocidade de

resfriamento e temperatura (pré-aquecimento e interpasse).

A soldagem é o mais importante processo de união dos metais utilizado industrialmente. Este método de união, considerado em conjunto com a brasagem, tem importante aplicação desde a indústria microeletrônica até a fabricação de navios e outras estruturas com centenas ou milhares de toneladas de peso (MARQUES, 2005).

Hoje é usual a utilização da soldagem em revestimentos para obtenção de

resistência ao desgaste e/ou a corrosão, assim como a aplicação de técnicas como

a deposição para evitar alivio de tensões (“temper bead”), a utilização de vários

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arames em uma soldagem de alta produtividade e uso de chanfro do tipo “narrow

gap” em grandes espessuras (SILVA,1997).

Por isso, ter conhecimento da metalurgia de soldagem é muito importante.

Independente de qualquer material metálico pode-se controlá-lo nos quesitos

qualidade e durabilidade. Através deste procedimento é possivel diagnosticar falhas

ou dificuldades antes, durante e após o processo. (BRANDI,1997)

A Soldabilidade consiste na facilidade com a qual uma junta é fabricada de tal forma que atenda os requisitos de um projeto bem executado. De modo geral, envolve aquecimento, fusão, solidificação e resfriamento de um ou de diversos materiais, dependendo da aplicação do componente soldado. O desempenho da junta é determinado pelas transformações de fases (durante a fusão e solidificação) que ocorrem no aquecimento e no resfriamento. Juntamente com estes fatores, a energia de soldagem deve ser considerada um fator essencial no controle da soldagem. (BRANDI,1997)

Energia de soldagem (aporte térmico) é a energia introduzida ao metal de

base por unidade de comprimento do cordão de solda (BRANDI, 1997). Ou seja,

quando o arco é aberto tanto o metal de base quanto o metal de adição são fundidos

formando a cratera de solda (poça de fusão). Esta fusão é possível, pois a

quantidade de energia de soldagem (transferida por unidade de tempo) é suprida

pelo eletrodo (FUNDERBURK, 1999).

Os valores de energia de soldagem são relativos por unidade de comprimento

da solda. Isto é uma importante característica, assim como as temperaturas de pré e

pós-aquecimentos, que influenciam na velocidade de resfriamento, nas propriedades

mecânicas e na ZTA - Zona Termicamente Afetada - (FUNDERBURK, 1999).

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2. OBJETIVO GERAL

Esta pesquisa tem por finalidade quantificar a energia de soldagem empregada

por meio do processo SMAW – Eletrodo Revestido). Com isto verificar a influência

na ocorrência da fragilização por hidrogênio e na resistência mecânica e à corrosão

dos aços duplex e superduplex.

2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Variar velocidade de soldagem, intensidade de corrente e tensão elétrica;

Realizar análise da microestrutura antes e depois da soldagem;

Submeter as amostras a ensaio de tração;

Aplicar ensaio de dureza;

Realizar ensaio de corrosão;

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3. PLANO DE TRABALHO E CRONOGRAMA DE EXECUÇÃO

Etapas da Iniciação

científica Fev Mar Abr Mai Jun

Pesquisa bibliográfica

Análise dos dados

Metodologia

Elaboração do trabalho

Revisão gramatical e

ortográfica

Revisão final

Defesa da monografia

Correção final

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4. MATERIAIS E MÉTODOS

Para a realização desta pesquisa utilizaremos o aço inoxidável duplex (UNS S

31803) e superduplex UNS S32750 (SAF 2507). Os metais de adição são eletrodos

revestidos (bitola 2,50mm), conforme norma AWS E2209 e E2594. A posição de

soldagem será plana (longitudinal).

As amostras serão seccionadas em Cut off Arotec Arocor 80 e, a realização

do polimento será em Arotec modelo Aropol E 50/620 RPM para verificação

posteriormente das microestruturas.

A análise química e metalográfica serão realizadas em espectrômetro GNR e

microscópio Óptico Olimpus, Modelo Akiovert 100 A-Zeiss Image pro-plus

respectivamente, antes e após o processo de soldagem. A análise do diagrama de

Schaeffler também será utilizada para a identificação da microestrutura. Além disso,

os corpos de prova serão submetidos a ensaio de dureza, utilizando o equipamento

HM Micro Vickers Mitutoyo.

O ensaio de corrosão (Salt Spray) será conforme norma ASTM B117 com 3,5%

de Na Cl para verificar o inicio da deterioração. Quanto aos valores do ensaio de

tração, estes serão obtidos a partir de uma tabela de dureza, ou seja, com base nos

valores de dureza encontrados, conseguiremos obter os valores de tração.

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5. FORMAS DE ANÁLISE DOS RESULTADOS

Para a obtenção destes resultados serão analisadas características dos aços

inoxidáveis duplex (UNS S31803) e superduplex UNS S32750 (SAF 2507)

submetidos a variações de energia de soldagem que será avaliada através de

ensaios práticos. Estes ensaios envolve a análise da microestrutura da ZTA (Zona

Termicamente Afetada), resistência à corrosão e tração e, dureza.

Para a verificação da microestrutura será utilizado microscópio óptico. Neste

será observado quais as fases predominantes da matriz metálica e composição

química antes e após a soldagem.

Depois da análise metalográfica realizaremos o ensaio de tração. As

amostras serão seccionadas na longitudinal e transversal com o objetivo de verificar

as propriedades mecânicas. O ensaio na transversal será aplicado para observar

qual seção o material irá romper e, qual a força necessária para verificação da falha.

Na sequencia será feito o ensaio de dureza. Este tem a finalidade de analisar

as diferenças entre metal base e de adição.

O ensaio de corrosão será o próximo a ser realizado. Com concentração

conforme norma ASTM B117 3,5% Na Cl a fim de verificar o inicio da deterioração.

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REFERÊNCIAS

BRANDI, Sergio Duarte. SENAI-SP. Coleção Tecnologia SENAI Soldagem. Cap. 2

Metalurgia da soldagem: Soldabilidade de alguns materiais. São Paulo ,1997

.553p.

FUNDERBURK, Scott. Welding Innovation. Key Concepts in Welding

Engineering. Cap. A Look at Heat Input. Vol. XVI, No.1999.

MARQUES, Paulo Villani. At all. Soldagem: Fundamentos e Tecnologia. Cap.1

Introdução à soldagem – Belo Horizonte: editora UFMG, 2005. 363p.

PARDAL, Juan Manuel. Efeitos dos tratamentos térmicos nas propriedades

mecânicas, magnéticas e na resistência à corrosão de aços inoxidáveis

superduplex. Niterói, 2009 p.10. Disponível em: <ce-epc.org.br/.../pt/.../2367-acos-

inoxidaveis-duplex-e-superduplex>. Acesso em: 23 fev. 2012.

REICK, W.; POHL, M .; PADILHA, A.F. O desenvolvimento dos aços inoxidáveis

ferríticos-austeníticos com microestrutura duplex. In: Congresso Anual da

Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais, 47. 1992, Belo Horizonte. Anais.

Belo Horizonte: ABM, 1992. Vol 48, Nº409

SILVA, Fernanda Laureti Thomas da. SENAI-SP. Coleção Tecnologia SENAI

Soldagem. Cap. 1 – Pequeno histórico da soldagem. São Paulo ,1997 .553p.

VITIELLO, Rodrigo Pommerehn. Trincamento sob tensão induzido por

hidrogênio em aços superduplex submetidos à proteção catódica. Porto Alegre,

2009 Cap. Introdução. UFRGS.