Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2012-10-17T00:59:08Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T22:25:03Z : No. of bitstreams: 1 108110.pdf: 22048451 bytes, checksum: 2068785fbf94240340d96b87a868ba92 (MD5) / Investigação relacionada a soldagem plasma pela técnica keyhole, destacando-se alguns aspectos operacionais e metalúrgicos inerentes ao processo. Utilizou-se como material de base na maioria dos experimentos o aço ABNT 1020. Também foram realizados alguns experimentos com os aços AISI 304 e SAE 4340. Soldagem automatizada sem material de adição. Posição plana e alguns ensaios na posição vertical. Adotou-se a corrente contínua constante e pulsada. Apresentam-se resultados dos ensaios de dobramento transversal de face e de raiz, ensaio radiográfico, análises metalográficas, e um estudo da influência de alguns parâmetros/variáveis de soldagem sobre o surgimento de defeitos, tais como: porosidades, trincas e não ocorrência de penetração total. Os resultados dos ensaios de dobramento foram muito bons, assim como do ensaio radiográfico, mostrando que com um adequado conjunto de parâmetros/variáveis a soldagem plasma pela técnica keyhole apresenta soldas limpas, ou seja, isentas de falhas e imperfeições.

Orientador: Yukio Kobayashi / Banca: Isabel Cristina Buttignon / Banca: Gilberto de Magalhães Bento Gonçalves / Resumo: O objetivo desse trabalho é analisar cientificamente uma realidade encontrada no chão de fábrica de uma empresa fabricante de equipamentos agrícolas pesados comparada aos cuidados requeridos nas soldagem MAG robotizada de dois aços dissimilares, sendo comum ao carbono, o aço ABNT LN28, e o outro uma aço de baixa liga, o aço SAE 8620. Recomenda-se da literatura que na soldagem do aço SAE 8620 seja utilizado o pré-aquecimento, dessa forma será então analisada a influência da temperatura de pré-aquecimento e do tecimento na microestrutura e na resistência da junta soldada. Para esse objetivo serão soldados vários corpos de prova sob diferentes temperaturas de pré-aquecimento e condições de tecimento. Na análise será considerado a microestrutura resultante na zona termicamente afetada composta pelo material SAE 8620 e a zona fundida, a resistência a tração e ao impacto da junta soldada obtida no processo e a dureza na zona termicamente afetada. Concluiremos que não é recomendável, no chão de fábrica, utilizar-se de pré-aquecimento e fazer estudos aprofundados quanto a influência do tecimento levando-se em conta que essas variáveis não afetaram prejudicialmente a microestrutura e resitência da junta e qualquer disposição em contrário encareceria desnecessariamente o processo. / Abstract: The objective of this work is to analyze the reality scientifically found in the groud of factory of a manufacturing company of heavy agricultural equipments compared to the cares theoretically requested in the robotic GMAW of two dissimilar steels, the ABNT LN28 steel and a low alloy steel, the SAE 8620 steel. It is recommended of the literature that in the welding of the steel SAE 8620 the preheating in used, in that way it will be analyzed the influence of the preheating temperature and of the torch weaving movement in the microstructure and in the resistance of the welded joint. For that objective they will be soldiers several test specimens under different preheating temperatures and weaving conditions. In the analysis of the resulting microstructure will be considered the heating affected zone composed by the material SAE 8620 and the melted area and the resistance the traction of the welded joint obtained in the process. We will conclude that it is not advisable, in the factory groud, to use of preheating and to do deepened studies as the influence of the torc weaving movement, being considered that those variables didn't affect the microstructure and resistence of the welded joint prejudicially and any disposition in opposite would endear the proces unnecessarity. / Mestre

O estudo e desenvolvimento das tecnologias envolvidas nos propulsores eletromagnéticos, os quais são utilizados na propulsão de foguetes e espaçonaves, são recentes e extremamente complexos. Devido a isso, poucas referências atuais foram encontradas para a realização deste trabalho. Esse trabalho tem como objetivo a prospecção de novas tecnologias nos processos de soldagem e corte de materiais metálicos. Essa prospecção realizou-se através da construção e estudo do dispositivo eletromagnético conhecido como propulsor magnetoplasmadinâmico (“Magnetoplasmadynamic Thruster – MPDT”), o qual é capaz de ionizar um gás, formando um fluxo de plasma com temperaturas elevadas. Dois dispositivos eletromagnéticos, MPDT-1 e MPDT-2, foram construídos no Laboratório de Soldagem & Técnicas Conexas – LS&TC da UFRGS. Para ambos, foram realizados testes de funcionamento analisando a influência das variáveis físicas (intensidade de corrente elétrica, posição relativa entre os eletrodos, ângulo da extremidade do catodo, entre outras) no jato de plasma expulso para fora da câmara dos dispositivos. Com base nos resultados obtidos para os testes de funcionamento dos dispositivos, os quais apresentaram influências significativas das variáveis físicas no jato de plasma, foram escolhidos os parâmetros que melhor se adequavam na realização de soldagem e corte. As soldagens realizadas com o MPDT-1 apresentaram uma grande oxidação no metal de solda, a qual foi evitada com a adição de um bocal de gás de proteção no MPDT-2 e gás de purga. Os cortes, para ambos os dispositivos, apresentaram falhas devido ao jato de plasma não expulsar o metal fundido. Contudo, o propulsor eletromagnético pode ser aplicado no desenvolvimento de novas tecnologias de soldagem e corte, porém novos estudos devem ser realizados para encontrar melhores parâmetros e assim conseguir soldagem e corte com excelentes qualidades. / The study and development of technologies involved in the electromagnetic thruster, that are used in the propulsion of rockets and spaceships, are new and extremely complex. Due to this, a few present references were found to the accomplishment of this work. This work has as objective the search of new technologies in the process of welding and cutting of metallic materials. This prospection happened through the construction and study of an electromagnetic device known as Magnetoplasmadynamic Thruster – MPDT, which is capable to ionize a gas, forming a plasma flow with high temperatures. Two electromagnetic devices, MPDT-1 and MPDT-2, were built at Welding & Related Techniques Laboratory, at Center of Technology of Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS). In both, there were carried out functional tests analyzing the influence of the physics variables (electric current intensity, relative position between the electrodes, angle of cathode tip, among other things) on the plasma jet expelled of the device chamber. With base at the results obtained for functional tests of the devices, which had presented significant influences of the physics variables on plasma jet, were chosen the parameters that better adjusted for welding and cutting. The weldings accomplished with the MPDT-1 presented a great oxidation of weld filet, which was avoid with the addition of a nozzle of shielding gas on MPDT-2 and gas of purge. For both devices, the cuts presented imperfections due to plasma jet not to eject the casting metal. However, the electromagnetic device – MPDT could be applied on the development of new technologies of welding and cutting, but news studies must be carried out to find better parameters and then obtain welds and cuts of excellent quality.

No processo de soldagem TIG (Tungstênio Inerte Gás), um dos fatores que influenciam o formato do cordão de solda é o ângulo da extremidade do eletrodo. Para estudar o comportamento do arco elétrico em função da geometria de ponta do eletrodo e suas conseqüências nos cordões de solda, efetuaram-se soldagens sobre corpos de prova sem deposição de material (bead-on-plate) através de parâmetros controlados e a mecanização do processo. Parâmetros tais como vazão do gás, velocidade de avanço da tocha e comprimento do arco foram testados para verificar a atuação em conjunto com o ângulo do eletrodo. Pela análise metalográfica (macrografia) estudaram-se os perfis dos cordões de solda, verificando-se que o ângulo exerce uma influência significativa na característica do arco tensão-corrente, na largura e profundidade de penetração da solda. Para maiores ângulos de extremidade do eletrodo obteve-se aumento na penetração, diminuição da tensão e largura do cordão de solda para uma mesma intensidade de corrente. / In Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) the weld bead shape is affected by the electrode tip angle. To study the electrical arc behavior against the electrode tip geometry and thei effects on the weld bead shape, several welding tests were performed through controlled parameters and process mechanization. Parameters such as gas flow, torch travel speed and are length were tested to verify the effect of the electrode angle on the weld bead shape. Studies on the weld bead profile through metallographical analysis showed that the vertex angle have a significant influence on the bead widht, on the weld penetration depht and on the volt-ampere characteristic. For larger tip angles and same currente intensity, an increased weld penetration, and reduction in voltage and weld bead widht was obtained.

O maior objetivo deste trabalho foi estudar os efeitos da composição dos fluxos para arco submerso sobre algumas importantes características de um metal de solda ferrítico, como composição química, microestrutura, propriedades mecânicas e geometria do cordão. Para realizar tal pesquisa, vinte oito fluxos aglomerados foram elaborados de compostos de pureza comercial e utilizados em soldagens ao aorco submerso, mantendo constante todas as demais condições de soldagem. Houve uma notável influência da composição química e do índice de basicidade dos fluxos sobre os níveis de oxig~enio, silício e manganês do metal de solda. Um modelo termodinâmico, baseado no conceito de potencial de oxigênio, foi proposto para explicar as reações gás-meta-escória ocorrendo durante a soldagem. Este modelo mostrou-se usável para as reações entre silício, oxigênio e carbono, permitindo um melhor entendimento das mesmas. A composição química do metal de solda pôde ser relacionada a sua microestrutura, através de metalografia quantitativa. Foi observado que oxigênio, silício, manganês e titânio têm grande influência sobre ela. A fase mais tenaz encontrada foi a ferrita acicular. A respeito da geometria do cordão, a sílica mostrou o efeito mais forte, com os outros compostos influenciando somente o acabamento do cordão soldado. / The main aim of this work, was to study the submerged arc welding flux composition effect on some important ferritic weld weld metal factors, such as chemical composition, microstructure, mechanical properties and bead geometry. To carry out this research, twenty eight agglomerated fluxes were laboratory - made from comercial pure compounds, and used for submerged are weldings, keeping unchanged other conditions. It was noticed a remarkable flux composition influence on the weld metal oxygen, silicon and manganese levels, as well as its relationship with the flux basicity index. Based upon the oxygen potential concept, a thermodynamic model was proposed to explain the gas-metal-slag reactions occurring during welding. This model was shown to be useful to understand reactions among silicon, oxygen and carbon. The weld metal chemical composition could be related to its microstructure, trough quantitative metallography. Also, it was noticed that oxygen, silicon, manganese and titanium have great influence on it, being acicular ferrite the most tough phase. Concerning the weld bead geometry, silica has shown the most strong effect, with others influencing only the weld bead finishing.

O presente estudo teve como foco o tema microestrutura de aços quando submetidos a elevadas taxas de resfriamento, desenvolvido em duas etapas: análise de pontos fundidos na superfície de aços através do processo a laser, com o qual se atinge elevadíssimas taxas de resfriamento; análise de refusões superficiais em aços, na forma de cordão produzido por refusão superficial, também utilizando-se o processo laser. Foram utilizados: aços ao carbono (SAE 1020 e SAE 1045), aço estrutural (ASTM A633), aço rolamento (SAE E52100) e aços ferramenta (SAE L6, SAE H13 e Tipo II VMO). Foram realizados ensaios metalográficos e empregados dois modelos matemáticos para estimar as taxas de resfriamento: para fonte instantânea, para a análise dos pontos; e a teoria de condução de calor de Rosenthal para extração tridimensional nas análises dos cordões produzidos por refusão superficial. Através dos resultados verificou-se que os aços que apresentavam estrutura esferoidizada (SAE E52100, SAE L6, SAE H13 e Tipo II VMO) respondem melhor quando se deseja endurecê-los superficialmente se comparados aos aços que apresentavam estrutura normalizada (SAE 1020, SAE 1045 e ASTM A633). As taxas de resfriamento estimadas foram maiores nos experimentos da realização de pontos. As evoluções microestruturais apresentaram semelhança entre os aços com a mesma microestrutura inicial (esferoidizada e normalizada). Foi encontrado um sítio com dureza elevada na zona afetada pelo calor (ZAC) dos aços normalizados, na região em que antes da aplicação de energia, havia perlita. / The present study has as subject microstructure of steel when submitted to high cooling rates. The work can be divided in two parts: analysis of casting points in the steel surface through the laser process, in which high cooling rates are reached; analysis of remeltings surface in steel, in form of flat weld fillet produced for superficial remelting, also using laser process. The following steels were used: carbon steel (SAE 1020 and SAE 1045), structural steel (ASTM A633), low alloy steel (SAE E52100) and tools steel (SAE L6, SAE H13 and Type II VMO). Metallographic analyses were carried out and two mathematical models were used to estimate the cooling rates: analysis of the points for instantaneous source; and the Rosenthal’s theory of heat conduction for three-dimensional extraction in the analysis of the flat weld fillet produced by superficial remelting. The results showed that steels presenting spheroidised structure (SAE E52100, SAE L6, SAE H13 and Type II VMO) give a better response when surface hardening is desired when comparade to steels presenting normalized structure (SAE 1020, SAE 1045 and ASTM A633). The estimated cooling rates were higher in casting points experiments. The microstructural evolution presented similarities for both initial microstructures (spheroid and normalized). A small site with hardness raised in the heat affected zone (HAZ) of normalized steel presented high hardness, in a region where before the energy application perlite was present.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T08:50:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 247332.pdf: 19326278 bytes, checksum: a4f446e8fcf3bb762020ba1946199558 (MD5) / Avanços no desenvolvimento da tecnologia da soldagem têm ocorrido pela associação de dois processos, formando uma nova categoria de processos de soldagem, denominados de "Processos Híbridos de Soldagem". A associação é feita normalmente entre um processo de eletrodo consumível com um outro de eletrodo não consumível. Com isto, o novo processo híbrido resultante tem características muito mais versáteis. Além da possibilidade do aumento de produtividade, aumenta-se a flexibilidade de controle da geometria da solda. O presente trabalho atua nesta temática, enfocando a associação do processo PLASMA e do processo MIG/MAG, que formam o híbrido PLASMA-MIG - um processo relativamente novo, com pouca informação básica e tecnológica a seu respeito. O objetivo, de acordo com a filosofia de atuação do Laboratório de Soldagem da UFSC (LABSOLDA), é promover, além do estudo fenomenológico do processo e das inter-relações de suas variáveis, o desenvolvimento de um equipamento e colaborar para a consolidação do processo na indústria. Os estudos foram realizados em duas etapas. A primeira etapa do trabalho foi conduzida no Instituto de Pesquisa e Ensino da Soldagem de Munique (SLV-München). A segunda etapa da pesquisa foi realizada no Brasil, por intermédio da montagem de uma bancada PLASMA-MIG totalmente automatizada no LABSOLDA/UFSC. Assim, além dos desenvolvimentos intrínsecos para o bom funcionamento do processo, como o aprimoramento da pistola e metodologias para melhorar a abertura do arco plasma, o trabalho apresenta a aplicação em diferentes situações. Os resultados confirmam a boa performance do processo no controle da geometria da solda, utilizando-se diferentes combinações entre a potência do circuito MIG e a potência do circuito PLASMA: quanto maior a corrente MIG maior é a penetração e quanto maior a corrente Plasma maior é a largura do cordão. Em relação aos modos de transferência metálica, foi observado que a corrente plasma exerce pouca influência sobre o diâmetro de gota destacada e sobre a corrente de transição entre curto-circuito e transferência por vôo livre. Não foi encontrada instabilidade da transferência na zona de transição entre os citados modos, como ocorre no processo MIG/MAG simples. Instabilidades, como a extinção do arco Plasma, foram observadas na transferência por curto-circuito, principalmente quando são utilizados gases ativos em mistura com argônio. Foi desenvolvido, também, um comando sinérgico para a soldagem PLASMA-MIG com corrente pulsada, sendo constatado que a corrente plasma não influi na corrente de destacamento de gota no processo MIG. Soldagens de juntas sobrepostas e de topo, em alumínio e aço carbono foram realizadas com sucesso. Uniões de boa qualidade e com velocidade de soldagem de até 4 m/min foram realizadas em chapas de alumínio e aço carbono com 2 mm de espessura. Excelentes níveis de velocidade de soldagem também foram atingidos na brasagem de chapas galvanizadas de 1 mm de espessura, onde se observou também que o processo quase não afetou a camada de zinco nas periferias do cordão. Do todo é concluído que o processo possui um grande potencial de aplicação na indústria e que o equipamento desenvolvido se encontra já adequado para tal. The hybrid Plasma-MIG Welding Process combines the power and stability of the Plasma arc with the good melting rate level of the MIG/MAG process within one special welding gun. The present work presents the results of experiments carried out by means of the Plasma-MIG process regarding melting rate, metal transfer modes and bead geometric characteristics in the welding of steel, aluminum and cast iron, as well as in the brazing of galvanized plates. The studies were carried through in two stages. The first stage of the work was lead at the Institute of Welding Research and Education, in Munich (SLV-München). The second stage of the research was carried out in Brazil, the activity being the assembly of a totally mechanized Plasma-MIG workbench at the LABSOLDA/UFSC. The results indicate that the process presents a considerably wide relationship between Arc Power and Wire Melting Rate, through the possibility of different energy distributions between the MIG and Plasma arcs. It was observed that, for one same melting rate, it is possible to obtain different weld bead geometric characteristics: the higher the MIG current, the higher the penetration depth, while the higher the Plasma current, the higher the width of the bead, with higher weldability. Regarding metal transfer modes, it was observed that the plasma current exerts little influence on drop diameter and on transition current. In contrast to the MIG/MAG process, the globular transfer mode in Plasma-MIG yields good stability, with relatively constant detachment frequency, good drops trajectory straightness and spatter free beads. The Spray transfer mode also yields good regularity and stability, as expected. Instabilities, as Plasma arc extinctions, were observed in short-circuiting transfer, mainly when active gases are used, as Argon / CO2 mixtures. A synergic command was also developed for the Plasma-MIG welding with pulsed current. The welding of overlap and butt joints was carried out in aluminum and carbon steel. Unions with good quality and welding speeds up to 4 m/min were performed in plates of aluminum and carbon steel with 2 mm thickness. Excellent levels of welding speed were also reached in the brazing of galvanized plates, 1 mm thickness, whereas it was also observed that the process almost did not affect the zinc layer in the weld peripheries. For all these reasons, it was concluded that Plasma-MIG presents good potentiality in high speed welding and brazing process and good mechanical properties of cast irons welded joints.

CAVALCANTE, N. E. Avaliação de técnicas de soldagem MIG/MAG para deposição com arames AWS ERNiCrMo-3 e ER80S-B2 em aço estrutural ASTM A387 Gr.11. 2016. 110 f. Dissertação (Mestrado em Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2016-08-09T13:13:32Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_necavalcante.pdf: 9044903 bytes, checksum: 032a352dd806f9f95238e7dea379e1cf (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-08-09T14:00:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_necavalcante.pdf: 9044903 bytes, checksum: 032a352dd806f9f95238e7dea379e1cf (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-09T14:00:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_necavalcante.pdf: 9044903 bytes, checksum: 032a352dd806f9f95238e7dea379e1cf (MD5) Previous issue date: 2016-02-19 / The ASTM A387 Gr.11 steel is widely used in the oil & gas industry in applications at elevated pressures and temperatures, such as “coke drums”. Due to the work regime, coke drums undergo continuous variation in temperature along its length and thus, the thermal gradients and pressure variations for each operating cycle occurs. As a result, many problems can arise as hydrogen embrittlement and the appearance of "bulges". The bulges are preferred sites for cracking nucleation in coke drums. The actions commonly taken to solve the problems associated to cracking are the repair of cracked area by welding techniques. However, the application of many of these techniques, found operational and metallurgical problems that compromises the performance of welded components. Thus, this work aims to development and evaluation of repair techniques by welding, using the double layer temper bead technique in components made of ASTM A387 Gr.11 steel providing good mechanical and microstructural properties. The methodology of this study was divided into many stages, among them the application of hardness and microstructure evaluation criteria for determining the best welding conditions followed by the welding and characterization of the coatings. The influence of the control factors, such as welding heat input and waving was evaluated. Two filler metals were used: AWS ERNiCrMo-3 Ni based alloy (similar to alloy Inconel 625) and AWS ER80S-B2 low carbon steel (similar to the ASTM A387 Gr.11 steel) and three gas mixtures (Ar + 25% He, Ar + 4 % CO2 and Ar + 38%He + 4%CO2). The waving and welding heat input had influence on geometric features of the weld beads. The microstructure found in the heat affected zone of coatings consisted of bainite and tempered martensite. In the five welding conditions identified by the decision diagram it was found a significant grain refinement and a reduction in hardness values, when compared to the same conditions welded with single deposition proving the effectiveness of the double layer temper bead technique. In three of these conditions, the maximum hardness in the HAZ of the coatings was less than 237 HV, as required by the welding standard N-133 from Petrobras / O aço ASTM A387 Gr.11 é largamente utilizado na indústria do petróleo e gás em aplicações sob elevadas pressões e temperaturas, como em tambores de coque. Devido ao regime de trabalho, os tambores de coque sofrem uma contínua variação de temperatura ao longo de seu comprimento e, consequentemente, gradientes térmicos e variações de pressão a cada ciclo operacional ocorrem. Como resultado, vários são os problemas que podem surgir, como a fragilização e ataque por hidrogênio e a ocorrência de “bulges”, que são focos preferenciais para o aparecimento de trincas. As medidas comumente adotadas para solucionar o problema das trincas são técnicas de soldagem aplicadas a reparo. No entanto, na execução de grande parte dessas técnicas são encontradas dificuldades operacionais e metalúrgicas que acabam comprometendo o desempenho dos componentes soldados. Assim, este trabalho objetiva o desenvolvimento e avaliação de técnicas para soldagem de reparo, utilizando a dupla camada, em componentes fabricados em aço ASTM A387 Gr.11 que proporcionem boas propriedades mecânicas e microestruturais. A metodologia do presente trabalho foi dividida em etapas. Entre estas etapas destaca-se a aplicação do critério de dureza e de microestrutura, para definição das melhores relações de energia de soldagem, seguida da soldagem e caracterização dos revestimentos. Também foi explorada a influência de fatores de controle como a energia de soldagem e a técnica de tecimento. Foram utilizados dois metais de adição, a liga AWS ERNiCrMo-3 (similar à liga Inconel 625) e o aço baixo carbono AWS ER80S-B2 (similar ao aço ASTM A387 Gr.11) e três misturas gasosas (Ar + 25%He, Ar + 4% CO2 e Ar + 38%He + 4%CO2). A técnica de oscilação e a energia de soldagem mostraram ter influência nas características geométricas dos cordões. A microestrutura encontrada na ZAC dos revestimentos foi composta por bainita e martensita revenida. Nas cinco condições de soldagem de dupla camada apontadas pelos diagramas de decisão foi possível observar um significativo refino de grão bem como redução nos valores de dureza e microdureza em relação às mesmas condições soldadas com simples deposição comprovando a eficácia da técnica da dupla camada. Em três dessas condições, a dureza na ZAC dos revestimentos foi inferior a 237 HV, como requerido pela norma de soldagem N-133 da Petrobras.

TAVARES, W. S. Influência de transformação martensítica a baixa temperatura no nível de tensões residuais e textura cristalográfica de juntas soldadas de aços usados na indústria do petróleo. 2013. 142 f. Tese (Doutorado em Engenharia e Ciência dos Materiais) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2014-01-02T12:31:01Z No. of bitstreams: 1 2013_tese_wstavares.pdf: 8440506 bytes, checksum: 6ef1725c82c2d1348559ddae555982b2 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2014-01-09T17:34:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_tese_wstavares.pdf: 8440506 bytes, checksum: 6ef1725c82c2d1348559ddae555982b2 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-01-09T17:34:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_tese_wstavares.pdf: 8440506 bytes, checksum: 6ef1725c82c2d1348559ddae555982b2 (MD5) Previous issue date: 2013 / The filler metal of martensitic stainless steels has its used welding of alloy ferritic / martensitic to provide suitable mechanical strength and corrosion. This research accomplishes a study of the mechanical and metallurgical properties correlate with the crystallography texture and variants selection during the martensitic transformation in the weld metal. The filler metal used was Fe-12% Cr-5% Ni, with martensitic transformation temperature less than 200°C, welding sections of steel pipeline API 5L grade B used in oil extraction and structure offshore. The welding of the specimens was performed automatically. Samples of each layer of filling were removed for analysis during chemical composition, microhardness, microstructural characterization by optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction and thermo-magnetic test. It’s intend to accomplish a mapping of texture and variants selection of the formation of martensitic morphology by Electron Backscattering Diffraction (EBSD). The results have shown that residual stresses in welded joints filler metal of low-temperature martensitic transformation had higher compressive residual stress intensities compared to the common electrode, and did not influence the appearance of crystallographic texture on top of beads. The high heat input significantly influenced the increase toughness beads and contributed to the appearance of reverted austenite. / Os arames eletrodos de aços inoxidáveis martensíticos têm seu emprego voltado nas soldagens de ligas ferrítica/martensíticas por fornecer apropriada resistência mecânica e à corrosão. Este trabalho apresenta um estudo do efeito da estrutura martensítica formada a baixa temperatura no metal de solda de juntas soldadas multipasse, sobre o nível de tensões residuais, propriedades mecânicas e tenacidade, comparando com os resultados obtidos por soldagens convencionais. O arame eletrodo utilizado foi Fe-12%Cr-5%Ni, com temperatura de transformação martensítica inferior a 200 °C, soldando secções de tubulações de aço API 5L classe B utilizado em extração e transporte de petróleo. As soldagens dos corpos de prova foram realizadas de modo automático. Amostras de cada cordão do enchimento foram retiradas para a realização das análises de composição química, microdureza, caracterização microestrutural por microscopia ótica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios-X e ensaio termo-magnético. Realizando o mapeamento da textura cristalográfica e determinando as variantes cristalográficas da formação da martensíta por Electron Backscattering Diffraction (EBSD). Os resultados de tensões residuais mostraram que as juntas soldadas com eletrodo de baixa temperatura de transformação martensítica apresentaram maiores intensidades de tensões residuais compressivas comparados com o eletrodo comum, e não influenciaram no surgimento de textura cristalográfica nos cordões de topo. A maior energia de soldagem influenciou significativamente no aumento da tenacidade do cordão e contribuiu para o surgimento de austenita revertida.

OLIVEIRA, G. L. G. Soldagem dissimilar dos aços AISI 8630M e ASTM A182 F22 para aplicações subaquáticas. 2013. 205 f. Tese (Doutorado em Engenharia e Ciência dos Materiais) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2014-03-28T17:13:58Z No. of bitstreams: 1 2013_tese_glgoliveira.pdf: 16711490 bytes, checksum: 2c3a5270a41d30c8dff8f22eae356554 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2014-03-28T17:21:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_tese_glgoliveira.pdf: 16711490 bytes, checksum: 2c3a5270a41d30c8dff8f22eae356554 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-03-28T17:21:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_tese_glgoliveira.pdf: 16711490 bytes, checksum: 2c3a5270a41d30c8dff8f22eae356554 (MD5) Previous issue date: 2013 / The aim of this study was to evaluate the effect of welding technique in the AISI 8630M and ASTM A182 F22 steels applied in offshore structural components for Oil and Natural Gas sectors. Joints of AISI 8630M or ASTM A182 F22 were fabricated and previously buttered with nickel alloy Inconel 625 ® or an alloy of low carbon steel commonly used in welding of AISI 8630M. Different techniques of buttering were performed with and without post welding heat treatment (PWHT). For some of the joints buttered without PWHT, buttering layers were deposited in accordance with the welding parameters suggested by Higuchi and modified Higuchi tests previously performed. Mechanical tests (hardness, microhardness and fracture) were accomplished for buttering interfaces and an intense microstructural characterization (optical microscopy, scanning electron microscopy, EDS and EBSD) was realized. Higuchi test has been showed as a good option to select parameters for AISI 8630M and ASTM A182 F22 buttering. The joints that were buttered using the conditions indicated by Higuchi test showed an intense grain refinement in the HAZ of low alloy steels, while the ones that was buttered with the conditions disapproved showed a coarse granulation. The dissimilar interface showed off intermediate chemical composition between the steel and nickel alloy, and this interface was called high dilution zone (HDZ). The HDZ revealed points of high hardness and, even in samples subjected to PWHT was not possible to anneal these regions. The heat affected zone (HAZ) of the samples buttered using the parameters indicated by Higuchi (without PWHT) showed hardness values similar to those of the samples welded with parameters that failed in the Higuchi test and with PWHT. In general, fracture tests showed that the PWHT not bring significant toughness’s benefits to the HAZ, furthermore, may impair the toughness of dissimilar interface. The analysis of the preferred path for cracks propagation showed that the use of PWHT tends to weak the dissimilar interface, possibly this effect is related to carbon diffusion and possible carbide precipitation during this treatment. It is believed that this precipitation can be even more critical when considering a constant supply of hydrogen to the board (as in a cathodic protection), this reinforces the use of buttering techniques without subsequent heat treatment in the manufacture of this type of joints. / O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da técnica de soldagem de aços AISI 8630M e ASTM A182 F22 aplicados em componentes estruturais subaquáticos do setor Petróleo e Gás Natural considerando os parâmetros operacionais, suas características metalúrgicas e suas propriedades mecânicas. Foram fabricadas juntas dos aços AISI 8630M ou ASTM A182 F22 previamente amanteigados com a liga de níquel Inconel 625 ® ou com uma liga de aço baixo carbono comumente utilizada na soldagem do aço AISI 8630M. Foram utilizadas diferentes técnicas de amanteigamento com e sem o uso de tratamentos térmicos de alívio de tensões (TTAT). Para algumas das juntas amanteigadas sem TTAT foram depositadas camadas de amanteigamento de acordo com os parâmetros sugeridos pelos testes de Higuchi e Higuchi modificado previamente realizados. Foram realizados ensaios de dureza, microdureza e de fratura para caracterização mecânica das interfaces de amanteigamento e, além disso, foi realizada uma intensa caracterização microestrutural da mesma utilizando microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura e análises de EDS e de EBSD. O teste de Higuchi mostrou-se uma boa opção para escolha dos parâmetros de amanteigamento dos aços AISI 8630M e ASTM A182 F22. As juntas amanteigadas com condições indicadas pelo teste de Higuchi apresentaram um intenso refino de grão na ZAC dos aços baixa liga, enquanto as juntas amanteigadas com condições reprovadas apresentaram granulação grosseira. A interface dissimilar apresentou composição química intermediária entre os aços utilizados e a liga de níquel, sendo essa interface chamada de zona de alta diluição (ZAD). As ZAD apresentaram pontos de microdureza elevada e, mesmo nas amostras submetidas a TTAT, não foi possível revenir essas regiões. A zona afetada pelo calor (ZAC) das amostras amanteigadas com parâmetros indicados pelo teste de Higuchi e sem TTAT apresentou valores de dureza similares aos das amostras soldadas com parâmetros reprovados no teste de Higuchi e com TTAT. Os ensaios de fratura indicaram que, de uma forma geral, o TTAT não trouxe às ZAC benefícios significativos relacionados à tenacidade dessas regiões e, além disso, os mesmos podem comprometer a tenacidade da interface dissimilar. A análise do caminho preferencial à propagação das trincas indicou que o uso de TTAT tende a fragilizar a interface dissimilar, acredita-se que esse efeito está associado a difusão de carbono e possível precipitação de carbonetos durante esse tratamento. Acredita-se que essa possível precipitação pode ser ainda mais crítica quando é considerada uma fonte constante de hidrogênio para a junta (como em uma proteção catódica), essa hipótese traz à tona um questionamento a respeito da necessidade do uso de TTAT na fabricação desse tipo de junta.