Metalurgia da Soldagem

Conceitos metalúrgicos básicos relacionados às alterações promovidas pelos diferentes tipos e processos de soldagem, buscando avaliar os requisitos exigidos em cada aplicação.

  Ementa:

  • QUAIS AS PRINCIPAIS APLICAÇÕES DE PROCESSOS DE SOLDAGEM?
    • Apresentação de cases de soldas de União
    • Apresentação de cases de soldas de Restauração ou Reparo
    • Apresentação de cases de soldas de Revestimentos
  • QUAIS OS TIPOS DE ALTERAÇÕES MECÂNICO/METALÚRGICAS SÃO IMPOSTAS AOS MATERIAIS METÁLICOS PELA SOLDAGEM
    • Fusão, Diluição, Solidificação
    • Transformações no estado sólido
    • Deformações, Tensões Residuais e Relaxamento de Tensões
  • O QUE CARACTERIZA UMA SOLDAGEM NO ESTADO SÓLIDO
    • Alterações impostas por tensões, deformações e calor
  • O QUE CARACTERIZA UMA SOLDAGEM ENVOLVENDO FUSÃO
    • Alterações pelo calor, Aporte de Calor; Ciclos Térmicos e Repartição Térmica
  • ESTUDO DE CASOS
    • União entre materiais metálicos similares
    • União entre dois ou mais materiais metálicos dissimilares
    • Revestimento Contra Corrosão
    • Revestimento Contra Desgaste

PARTE 1 – INTRODUÇÃO

Annelise Zeemann mostra, nesta primeira parte do workshop “Metalurgia da Soldagem” que o comportamento esperado para um material em uma junta soldada depende do que é o componente e onde é aplicado, mais do que especificamente das características metalúrgicas do material.

PARTE 2 – REQUISITOS PARA JUNTAS SOLDADAS DE UNIÃO

Existem requisitos para a junta soldada em união que estão diretamente associados aos requisitos estabelecidos pelo projetista do equipamento, estrutura ou componente, e que dependem da aplicação. São apresentados casos que exemplificam a necessidade de ter resistência à corrosão, e de juntas soldadas por processos automáticos que não atendem aos requisitos da aplicação pois nitidamente o pessoal operacional não foi treinado para identificar problemas metalúrgicos.

PARTE 3 – SOLDAGEM EM REPARO OU RESTAURAÇÃO

Uma solda de reparo ou de restauração pode se caracterizar como um dos maiores desafios em soldagem, pois não existem normas ou recomendações específicas; e a adequação do procedimento depende fundamentalmente da aplicação, e dos requisitos exigidos aos componentes, que muitas vezes sequer são originalmente soldados e portanto podem não ter sido projetados para ter soldabilidade.

PARTE 4 – SOLDAGEM DE REVESTIMENTO

Existem requisitos muito específicos para revestimentos contra corrosão, tipo cladding, contra desgaste, tipo hardfacing. As características geométricas e de qualificação de procedimentos são típicas de cada aplicação e exigem controles bem apertados.

PARTE 5 – REQUISITOS DE JUNTAS SOLDADAS

As premissas de projeto são muito importantes para definir os requisitos exigidos aos materiais e às suas juntas soldadas. Cada tipo de solicitação que será imposta ao material exige um tipo de propriedade específica, e usar um material que não atenda ao requisito pode levar à falha do componente, que pode ser uma falha instantânea ou uma falha progressiva. Em relação à soldagem, o que torna tudo mais difícil é que os requisitos são definidos por projetistas que, em geral, desconhecem as alterações promovidas pela soldagem e nem sempre se preocupam se a soldagem precisará ter mais cuidados.

PARTE 6 – SOLDAGEM NO ESTADO SÓLIDO

O contato com pressão entre materiais metálicos, muitas vezes com aquecimento gerado pelo processo de soldagem e/ou com aquecimento imposto em tratamento térmico posterior, promove a ligação metalúrgica que caracteriza a soldagem, sem que necessariamente haja a fusão.

São apresentados processos de soldagem por explosão, por difusão e por fricção, além de mencionado o fenômeno de adesão (galling).

PARTE 7 – SOLDAGEM QUE ENVOLVE A FUSÃO

As alterações metalúrgicas de materiais soldados por processos que envolvem a fusão são causadas pelo aquecimento localizado e troca de calor através do material. Dependem fundamentalmente da natureza do material sendo soldado, incluindo seus mecanismos de obtenção de propriedades; e da forma de impor energia não somente pela soldagem, mas nos aquecimentos em geral.

PARTE 8 – CICLOS TÉRMICOS E REPARTIÇÃO TÉRMICA

Em relação à soldagem por fusão, e especificamente pensando na soldagem a arco elétrico, são apresentadas as características das curvas de ciclos térmicos e de repartição térmica, e o que caracteriza cada diferente região de uma junta soldada, METAL DE BASE, ZONA TERMICAMENTE AFETADA (ZTA) e METAL DE SOLDA. Conceitos como diluição e energia de soldagem são apresentados, assim como fatores que afetam os ciclos térmicos e a repartição, como as espessuras de troca de calor e aplicação de pré-aquecimento. São descritos os tipos de transformações possíveis na ZTA de materiais que apresentam diferentes mecanismos de obtenção de resistência, como encruamento e endurecimento por precipitação, além das transformações esperadas em aços baixa liga com diferentes teores de carbono equivalente.

PARTE 9 – TENSÕES RESIDUAIS

São apresentadas as principais condições que requerem o alívio de tensões de juntas soldadas por fusão, basicamente: materiais de alto limite elástico, grandes espessuras, necessidade de estabilidade dimensional e para evitar falhas frágeis, inclusive por corrosão sob tensão ou fragilização em meio H2S. São discutidos os métodos de relaxamento mecânico ou térmico, sempre por deformação plástica, e apresentadas características específicas do alívio térmico, que tanto pode ser generalizado (em forno) ou localizado.

PARTE 10 – ESTUDO DE CASO “ESTRUTURAS OFFSHORE

É evidenciada a forma de categorizar as estruturas pensando nos tipos de carregamentos impostos e na função que cada tipo de estrutura desempenha nos módulos. Com base nesta categorização é que são especificados os materiais, com seus requisitos de resistência e tenacidade, e o plano de qualidade. A norma ASTM A131, com seus diferentes tipos de aços, é apresentada e são discutidos os requisitos de composição química para atendimento às categorias e graus dos aços. Os tipos de inspeção requeridos para cada tipo de junta soldada também são mostrados em função das categorias das estruturas.