Equipamentos de processo, como vasos de pressão, podem apresentar descontinuidades em suas estruturas, sendo elas originadas durante o processo de fabricação, ou devido ao uso do equipamento. A possibilidade de causarem falhas por fratura catastrófica em equipamentos de alto risco fazem das trincas o tipo de descontinuidade mais preocupante. Sendo, por isso, muitas vezes caracterizadas como defeitos, portanto inadmissíveis por vários códigos de fabricação de vasos de pressão. Mesmo que sua presença não seja admissível em equipamentos novos, as trincas são comumente detectadas em serviço, podendo seu reparo significar grandes prejuízos econômicos devido à parada de produção em uma refinaria de petróleo. Diante dessa situação, há a necessidade de se conhecer e adotar metodologias adequadas que possam avaliar com segurança, e sem conservadorismo excessivo, a criticidade desses defeitos na integridade estrutural dos equipamentos. Dois dos principais documentos que apresentam metodologias para avaliação de adequação-ao-uso de equipamentos que apresentam algum tipo de descontinuidade são a API-579 e a BS-7910. O presente trabalho aplicou ambos os documentos na avaliação de uma trinca longitudinal, localizada próxima a um cordão de solda, em uma geometria cilíndrica hipotética com e sem tratamento térmico. Foram comparados ambos os resultados por meio do diagrama de análise de falhas – FAD. Foram realizadas comparações entre as diferentes metodologias, apontando as facilidades e dificuldades no seu uso. / Process equipment, such as pressure vessels, may have discontinuities, which are generated during the manufacturing process, or due to the use of the equipment. The possibility of a catastrophic failure in high risk equipment makes the cracks the most worry some type of discontinuity. Therefore, cracks are often characterized as defects and are not permissible according several pressure vessels construction codes. Even being not permissible in new equipments, cracks are commonly detected in service; its repair can result in large economic losses due to losses in production at an oil refinery. To deal with this situation, there is a need to understand and adopt appropriate methodologies to evaluate safely and without excessive conservatism, the criticality of these defects in the structural integrity of equipment. API-579 and BS-7910 are two widely used documents that present methodologies for assessment of fitness-for-service in equipments that have any discontinuity. This study applied both documents in the evaluation of a longitudinal crack, located near to weld, in a hypothetical cylindrical geometry with and without heat treatment. Both results were compared by means of the Failure Analysis Diagram - FAD. Comparisons were made between different approaches, pointing out the advantages and difficulties in its use.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2014-08-06T18:07:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 326861.pdf: 3302654 bytes, checksum: 2a2ff2f9f8b7c7c1627e43bd29848571 (MD5) Previous issue date: 2014 / As ligas de alumínio-magnésio apresentam uma posição de destaque na indústria naval por se constituírem em materiais estruturais com baixo peso específico e de excelente resistência à corrosão em ambientes marítimos. A soldagem se apresenta como principal processo de fabricação neste setor, e é por isso, que o Laboratório de Soldagem da UFSC (LABSOLDA) se encarregou em desenvolver soluções tecnológicas utilizando diferentes modalidades de soldagem do processo MIG/MAG, levando em consideração o objetivo de construção de um veleiro oceanográfico utilizando a liga de alumínio naval 5083/H116. Esta dissertação de mestrado apresenta uma contribuição técnico-científico com relação aos processos variantes do MIG Convencional: (I) com transferência metálica por curto-circuito controlada designada CMT (Cold Metal Transfer) e, (II) de uma tecnologia que utiliza a pulsação da corrente com transferência metálica que evita o curto-circuito. Quanto à modalidade CMT, verificou-se a compatibilidade dos programas já existentes no equipamento de soldagem, com os metais de adição ER 5183 e ER 5087, com foco na obtenção de passe de raiz para chapas de 6 mm, a qual se mostrou com alta capacidade de obtenção de passe de raiz. Averigou-se também a incursão deste processo sobre os efeitos metalúrgicos para as duas opções de metais de adição, sendo que a liga 5087 apresentou-se como melhor alternativa. Num segundo momento, o trabalho trata do estudo da soldagem MIG Pulsada em aplicações onde a transferência por curto-circuito não era mais admissível, mais especificamente nos passes de preenchimento. Com relação ao MIG Pulsado com corrente contínua foram avaliados alguns conjuntos de parâmetros pré-definidos considerando o expoente da corrente de pulso de 1,83 na equação do coeficiente de destacamento de gota D=Ipn.tp. Como esta modalidade permite o uso de corrente alternada com introdução de período negativo, também foi desenvolvido uma metodologia para definição de parâmetros com propósito de se obter um programa sinérgico, já que esta variante trouxe benefícios em relação à soldagem pulsada com corrente constante. Ambos os processos da versão pulsada já estão sendo utilizados na soldagem do veleiro e também apresentam programas em fontes comerciais.<br> / Abstract : Aluminum-magnesium alloys have great prominence in the naval sector as they represented structural materials with low specific weight and excellent corrosion resistance in marine environments. The welding represents the major manufacturing process in this sector, and that's why the LABSOLDA undertook to develop technology solutions using different modalities of the welding process MIG/MAG, taking into account the aim of building an oceanographic sailboat in 5083 H116 naval aluminum alloy. This dissertation presents both technical and scientific contribution in relation to the conventional MIG process variants: (I) with metal transfer by short circuit designated CMT (Cold Metal Transfer) and (II) a technology that uses the pulse current with metal transfer that avoids short circuit. About the CMT, was verified the compatibility of existing programs in welding equipment, with welding wires that were investigated, the ER 5183 and ER 5087 focused on obtaining root and fill pass to 6 mm plates, which showed high capacity to obtain the root pass. It was also investigated the incursion of this process on metallurgical effects for the different kinds of welding wires, and alloy 5087 was presented as the best alternative. In a second moment, the work deals with the study of Pulsed GMAW welding in applications where the transfer by short circuit was no longer permissible, more specifically in the fill passes. With respect to Pulsed GMAW direct current, some sets of preset parameters were evaluated considering de equation D=Ip1,83.tp. This technique allows the use of alternating current, introducing negative period, also a study was developed aiming to obtain a synergistic program, since this variant provided benefits in relation to pulsed welding with direct current. Both processes of pulsed version are already being used in welding sailboat and also feature programs from commercial sources.

NUNES, E. B. Propriedades mecânicas e caracterização microestrutural na soldagem do aço inoxidável duplex UNS S31803 (SAF 2205). 2009. 203 f. Dissertação (Mestrado em Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2009. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-31T14:38:44Z No. of bitstreams: 1 2009_dis_ebnunes.pdf: 19572695 bytes, checksum: 55b3ee519da78b513e536385238eec01 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-31T17:37:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_dis_ebnunes.pdf: 19572695 bytes, checksum: 55b3ee519da78b513e536385238eec01 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-31T17:37:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_dis_ebnunes.pdf: 19572695 bytes, checksum: 55b3ee519da78b513e536385238eec01 (MD5) Previous issue date: 2009-10-20 / Duplex stainless steels show good mechanical properties and excellent corrosion resistance. These qualities are increasing their use in aggressive environments. Thus, these characteristics make them very used in chemical and petrochemical, mainly. Generally, the manufacture and repair of any industrial equipment involve welding operations, even though it is very important to evaluate the influence of multipass welding parameters in phase balances, microstructure and microhardness. Firstly, the shielded metal arc welding in steel ASTN A516 Gr. 60 with electrode AWS 2209-17 had been carried through with many energies, varying welding speed and current. Microstructural characterization by optic microscopy, quantification of ferrite content using ferritscope and microhardness test has being performed to evaluate the weld metal. After that, the best conditions of the last stage for welding of duplex stainless steel UNS S31803 had been chosen to evaluate the effect of the welding energy in phase balances, microstructure, and microhardness in the weld metal and HAZ. In the last stage, the weldings in joint of duplex steel had been carried through, in order to evaluate the effect of the welding energy and restriction of joint in phase balances, microstructure, microhardness and toughness of the weld metal and HAZ. The influence of the welding energy in the ferrite content was checked, although the behavior was different according to variation of the welding parameters. The basic microstructures of formed austenitic were allotriomoph, Widmanstätten and intragranular. Regions with pass overlapping presented greater amount of austenite in the weld metal and microstructure more refined in the HAZ. It was observed that increasing welding speed, greater is the amount of Widmanstätten austenite. In general, the increase of the amount of Widmanstätten austenite decreases level of microhardness in the weld metal. The restriction of the welded joint influenced in phase balances and toughness of the HAZ. There was not effect of the welding energy on toughness of the weld metal and this region occurred higher levels in relation to material as received / Os aços inoxidáveis duplex possuem boas propriedades mecânicas e excelente resistência à corrosão, aumentando seu uso em ambientes agressivos. Estas características os fazem muito utilizados principalmente na indústria química e petroquímica. Geralmente, a fabricação e reparo destes equipamentos envolvem operações de soldagem, sendo que é muito importante avaliar a influência dos parâmetros de soldagem multipasse no balanceamento de fases, na microestrutura e microdureza. Primeiramente, foram realizadas soldagens em aço ASTM A516 Gr. 60 com eletrodo revestido AWS 2209-17, empregando diversas energias, variando a velocidade e corrente de soldagem. Foi feita a caracterização microestrutural através de microscopia óptica, quantificação do teor de ferrita utilizando ferritoscópio e ensaio de microdureza para avaliar o metal de solda. Posteriormente, foram selecionadas as melhores condições da etapa anterior para soldagem do aço inoxidável duplex UNS S31803 para avaliar o efeito da energia de soldagem no balanceamento de fases, na microestrutura e microdureza no metal de solda e ZAC. Na última etapa foram realizadas soldagens em juntas de aço duplex, de modo a avaliar o efeito da energia de soldagem e restrição da junta no balanceamento de fases, microestrutura, microdureza e tenacidade do metal de solda e da ZAC. Foi verificada a influência da energia de soldagem no teor de ferrita, possuindo comportamentos diferentes de acordo com os parâmetros de soldagem. As microestruturas básicas da austenita formada foram alotrimórfica, Widmanstätten e intragranular. Nas regiões com sobreposição de passe houve maior quantidade de austenita no metal de solda e microestrutura mais refinada na ZAC. Foi observado que quanto maior a velocidade de soldagem, maior a quantidade de Widmanstätten. De forma geral, foi observado menor nível de microdureza no metal de solda, principalmente nas condições com maior quantidade de austenita Widmanstätten. A restrição da junta soldada influenciou no balanceamento de fases e na tenacidade da ZAC. Não houve efeito da energia de soldagem na tenacidade do metal de solda, possuindo níveis menores em relação ao material como recebido

COSTA, A. D. S. B. Análise de tensões residuais em tubulações soldadas. 2007. 84 f. Dissertação (Mestrado em Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2007. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-30T16:22:10Z No. of bitstreams: 1 2007_dis_adsbcosta.pdf: 4926745 bytes, checksum: 463ac3253cf73f9ba2e6ceb41e942771 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-31T17:47:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_dis_adsbcosta.pdf: 4926745 bytes, checksum: 463ac3253cf73f9ba2e6ceb41e942771 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-31T17:47:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_dis_adsbcosta.pdf: 4926745 bytes, checksum: 463ac3253cf73f9ba2e6ceb41e942771 (MD5) Previous issue date: 2007-02-26 / In the current industrial field in the country, we have sought, frequent and continuous, quality, economy and safety in production processes. One way to accomplish this is to avoid failures of equipment and components. Tensions remain a material that has ceased the external effort that gave rise to, are called residual stresses. Corrosive environments added to the residual stresses in the material the material can lead to mechanical failure by stress corrosion cracking or other processes that reduce the life of material.O objective of this study is to assess the levels of residual stresses induced by welding processes used in the pipes oil refineries, and compare these results with the microstructural variations of the material. We analyzed the levels of tension and the microstructures of the HAZ (heat affected zone by the heat) in ASTM A106 Gr B pipes of 2 "diameter welded with TIG Orbital (autogenous welding) without heat treatment and post-weld heat treatment. The welding was done with direct current and pulsed for two different energy levels. For each welding condition was applied heat treatment for stress relief (630 ° C for 96min) with diverse forms of cooling. We used the technique of X-ray diffraction as a tool to establish acceptance criteria for residual stresses in welded pipes. We used the technique of EBSD (Electron Backscattering Diffraction) for microstructural characterization. The material presented as received tensile stress along its outer surface. The soldier with various material parameters presented in compressive stress and tensile weld metal in the base metal. The post-weld heat treatments allowed the relief of residual stresses and a reduction in microhardness. / No atual campo industrial do país, tem-se procurado, de forma freqüente e contínua, a qualidade, a economia e a segurança nos processos produtivos. Uma forma de conseguir isso é evitando falhas de equipamentos e componentes. Tensões que permanecem num material, após ter cessado o esforço externo que lhe deu origem, são denominadas tensões residuais. Ambientes corrosivos somados às tensões residuais nos materiais podem levar o material a falhas mecânicas por corrosão sob tensão ou outros processos que diminuam a vida útil do material.O objetivo deste trabalho é avaliar os níveis de tensões residuais induzidas por processos de soldagem nas tubulações utilizadas em refinarias de petróleo, comparando os resultados obtidos com as variações microestruturais do material. Foram analisados os níveis de tensões e as microestruturas da ZAC (zona afetada termicamente pelo calor) em tubulações ASTM A106 Gr B de 2” de diâmetro soldados com TIG Orbital (soldagem autogêna) sem tratamento térmico e com tratamento térmico pós-soldagem. A soldagem foi feita com corrente contínua e pulsada, para dois níveis de energia distintos. Para cada condição de soldagem foi aplicado tratamento térmico para alívio de tensões (630º C, durante 96min) com variadas formas de resfriamentos. Utilizou-se a técnica de difração de Raios-X como instrumento para estabelecer critérios de aceitação para as tensões residuais em tubulações soldadas. Utilizou-se a técnica de EBSD (Electron Backscattering Diffraction) para a caracterização microestrutural. O material como recebido apresentou tensões trativas ao longo de sua superfície externa. O material soldado com diversos parâmetros apresentaram tensões compressivas no metal de solda e trativas no metal de base. Os tratamentos térmicos pós-soldagem permitiram o alívio das tensões residuais e a redução da microdureza.

SILVA, C. C. Revestimentos de liga de níquel depositados pelo processo TIG com alimentação de arame frio: aspectos operacionais e metalúrgicos. 2010. 326 f. Tese (Doutorado em Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-31T11:48:08Z No. of bitstreams: 1 2010_tese_ccsilva.pdf: 24542195 bytes, checksum: e22b75a8b07c187f972193e2ca8a6015 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-31T19:10:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_tese_ccsilva.pdf: 24542195 bytes, checksum: e22b75a8b07c187f972193e2ca8a6015 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-31T19:10:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_tese_ccsilva.pdf: 24542195 bytes, checksum: e22b75a8b07c187f972193e2ca8a6015 (MD5) Previous issue date: 2010-04-09 / The weld overlay with nickel-based alloys is an interesting alternative for the construction and repair of equipments for applications in severe corrosive medium, allowing reach the desirable characteristics (corrosion resistance) with a significant reduction of cost. In this context, the GTAW cold wire feed process can be a good option for overlay deposition, since the welding parameters are correctly adjusted. The main objective of the present work was to evaluate and to optimize the operational and metallurgical characteristics of nickel-based alloys weld overlays deposited by the GTAW cold wire feed on C-Mn steel plates. The nickelbased alloys AWS ER Ni-Cr-Mo 3; AWS ER Ni-Cr-Mo 4 and AWS ER Ni-Cr-Mo 14 were studied in the this work. The welds were performed initially in single weld bead and later in multipass to produce the coating, changing several operational parameters. The microstructure was investigated using light microscopy, scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), energy dispersive of X-ray spectroscopy (EDS), electron backscattering diffraction (EBSD) and X-ray diffraction (XRD). Potentiodynamics polarization analysis and wheel rubber wear test were used to evaluate the corrosion and abrasive wear resistance, respectively. The results showed that the GTAW cold wire feed process demonstrated to be an interesting option for the weld overlay with nickel-base alloys, could deposit in just one layer, coatings with dilution levels inferior or very close to 5%, important characteristics to assure a good performance of the coatings. The microstructure of the coatings deposited with AWS ER NiCrMo-3 alloy was constituted by the γ-matrix and secondary phases Nb-rich (Laves phase and Nb-Ti carbide/nitrides). It was observed that the precipitates with cuboidal and cruciform morphologies are formed by a complex structure constituted by titanium-niobium nitride (TiNbN) as nucleus and niobium carbide (NbC) or niobium-titanium (NbTiC) carbide as shell. The microstructure of the coatings deposited with the AWS ER NiCrMo-4 and AWS ER NiCrMo-13 alloys were constituted by the γ-matrix and secondary phases Mo-rich (σ, P and μ phases). It was identified a Mo depletion around the precipitates rich in Mo, causing a drop in the corrosion resistance. The potentiodynamic polarization was not shown capable to evaluate the behavior of the coatings for the pitting corrosion. The low level of hardness of the matrix associated with a small volumetric fraction of secondary phases (hard precipitates) resulted in a low abrasive wear resistance. / A soldagem de revestimento com ligas à base de níquel constitui uma interessante opção para a construção e o reparo de equipamentos para aplicações em ambiente de corrosão severa, permitindo alcançar as características desejadas (resistência à corrosão) com uma significativa redução de custos. Neste contexto, alguns estudos indicam que o processo de soldagem TIG com alimentação de arame pode ser uma boa opção, desde que os parâmetros de soldagem sejam corretamente ajustados. O objetivo do presente trabalho foi avaliar e otimizar os principais parâmetros de soldagem, bem como avaliar o comportamento metalúrgico de revestimentos de ligas de níquel depositados pelo processo TIG com alimentação de arame frio sobre chapas de aço C-Mn. Três ligas à base de níquel foram avaliadas no presente estudo: AWS ER Ni-Cr-Mo 3; AWS ER Ni-Cr-Mo 4 e AWS ER Ni-Cr-Mo 14. As soldagens foram realizadas numa primeira análise em simples deposição e, posteriormente, na formação de camadas de revestimento, variando diversos parâmetros operacionais. A caracterização microestrutural consistiu de análises de microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e de transmissão (MET), espectroscopia de raio-X dispersivo em energia (EDS), difração de elétrons retroespalhados (EBSD) e difração de raios-X (DRX). Ensaios de polarização eletroquímica e desgaste com roda de borracha foram realizados para avaliar a resistência à corrosão e ao desgaste, respectivamente. Os resultados mostraram que o processo TIG com alimentação automática de arame frio demonstrou ser uma opção interessante para a soldagem de revestimentos de ligas de níquel, podendo depositar em apenas uma camada, revestimentos que alcançam níveis de diluição inferiores ou muito próximos de 5%, característica favorável para garantir boas propriedades aos revestimentos. A microestrutura dos revestimentos depositados com a liga AWS ER Ni-Cr-Mo 3 foi constituída por uma matriz γ com fases secundárias ricas em Nb (fase Laves e carboneto/nitreto de Ti e Nb). Estruturas complexas constituídas por um núcleo de nitreto de titânio-nióbio (TiNbN) e uma casca de carboneto de nióbio (NbC) ou nióbio-titânio (NbTiC) foram observadas. A microestrutura dos revestimentos depositados com as ligas AWS ER Ni-Cr-Mo 4 e AWS ER Ni-Cr-Mo 14 foi constituída por uma matriz γ e fases secundárias ricas em Mo (fases σ, P e μ). Foi identificado um empobrecimento de Mo ao redor dos precipitados ricos em Mo, tornando esta região susceptível à corrosão. O ensaio de polarização eletroquímica não se mostrou capaz de avaliar o comportamento dos revestimentos quanto à corrosão por pites. O baixo nível de dureza da matriz associada com uma pequena fração volumétrica e dimensão dos precipitados resultou numa baixa resistência ao desgaste abrasivo.

PESSOA, A. R. P. Revestimento de ligas de níquel pelo processo MIG/MAG com transferência por curto-circuito. 2009. 127 f. Dissertação (Mestrado em Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2009. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-30T16:45:19Z No. of bitstreams: 1 2009_dis_arppessoa.pdf: 4377629 bytes, checksum: 74cc099de0badd47dd0642685ec60b30 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-04-07T18:14:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_dis_arppessoa.pdf: 4377629 bytes, checksum: 74cc099de0badd47dd0642685ec60b30 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-07T18:14:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_dis_arppessoa.pdf: 4377629 bytes, checksum: 74cc099de0badd47dd0642685ec60b30 (MD5) Previous issue date: 2009-10-19 / This work aims to determine the welding process parameters that provide appropriate conditions for weld overlay with nickel alloy through the GMAW process in a short circuiting transfer mode indicated for applications in petroleum and natural gas Industry. Exploratory tests were conducted initially to determine the control factors and their levels to be used in the subsequent stage called the definitive tests. In the definitive tests to determine the number of tests to be accomplished, was chosen by the Taguchi method (Robust design of experiments) and thus with a limited number of tests achieve two objectives: the first was to obtain the influence of the control factors (welding parameters) on quality characteristics (weld bead geometry) and the second was to determine optimal conditions for weld overlay with nickel alloy. Six control factors were employed with three levels each: reference voltage (Ur = 20, 22, 24 V), welding speed (Vs = 0,2, 0,3 and 0,4 m/min), arc oscillation (linear, double 8 and triangular weaving) , welding gun orientation (perpendicular, forehand and backhand), shielding gas (100%Ar, 70%Ar+30%He and 99,97% Ar+0,03% NO) and filler metal (AWS ERNiCrMo-3, AWS ERNiCrMo-14 and AWS ERNiCrMo-4). These factors were divided into two L9 orthogonal array resulting in a total of 18 experiments. The employed quality characteristics were: Percent of dilution (D), the ration between reinforcement and bead width (R/L) and product of the dilution for the ratio R/L (DxR/L). The weldings were accomplished using a bead on plate (BOP) technique, flat position, in steel ASTM 516 Gr60 with dimensions of 200 x 50 x 12,7 mm. The other parameters which were kept constant were gas flow rate at 20 L/min, wire feed rate at 6,0 m/min and stick out was at 20 mm. Based in the definitive tests and in the weld costs weld overlay was accomplished. The results showed that the smallest levels of the reference voltage and of the welding speed provided the smallest dilutions. The use of arc oscillation promote weld bead with low values of the ratio R/L. The filler metal and the shielding gas were capable to alter the weld bead geometry significantly. The welding gun orientation forehand obtained the smallest values for the dilution and for the ratio R/L. Finally the welding parameters selected by the Taguchi method and the weld costs demonstrated to be capable for obtaining an overlay with a good superficial aspect and without welding defects. / Este trabalho teve como objetivo determinar os parâmetros de soldagem que proporcionem condições adequadas para revestimentos com ligas de níquel através do processo MIG/MAG com transferência metálica por curto-circuito indicadas para aplicações no setor de petróleo e gás natural. A primeira etapa consistiu na realização de ensaios exploratórios para determinar os fatores de controle e seus níveis a serem utilizados na etapa posterior denominada de “ensaios definitivos”. Nos ensaios definitivos, para determinar o número de ensaios a serem realizados, optou-se pelo uso do método Taguchi (planejamento robusto de experimentos), de forma a cumprir, com um reduzido número de ensaios, dois objetivos: o primeiro foi obter a influência dos fatores de controle (parâmetros de soldagem) sobre as variáveis respostas (características geométricas dos cordões de solda); e segundo foi determinar as condições ideais para aplicação das ligas de níquel nas soldagens de revestimentos. Foram escolhidos seis fatores de controle com três níveis cada: tensão de referência (Ur = 20, 22, 24 V), velocidade soldagem (Vs = 0,2, 0,3 e 0,4 m/min), tipo de tecimento (sem tecimento, duplo oito e tecimento triangular), técnica da tocha (normal, empurrando e puxando), gás de proteção (100%Ar, 70%Ar+30%He e 99,97%Ar+0,03%NO) e o material de adição (AWS ERNiCrMo-3, AWS ERNiCrMo-14 e AWS ERNiCrMo-4). Tais fatores foram divididos pelo método Taguchi em duas matrizes L9, resultando num total de 18 ensaios. Já as variáveis respostas escolhidas foram: a diluição (D), a razão entre o reforço e a largura (R/L) e produto da diluição pela razão R/L (DxR/L). As soldagens foram realizadas na posição plana por simples deposição sobre chapas de aço ASTM 516 Gr60 com dimensões de 200 x 50 x 12,7 mm. Foram mantidas constantes a vazão do gás de proteção em 20 L/min, a velocidade de alimentação em 6,0 m/min e a DBCP em 20 mm. Assim com base nos ensaios definitivos e nos custos de soldagem, foi realizada a soldagem de um revestimento. Os resultados mostraram que os menores níveis da tensão de referência e da velocidade de soldagem proporcionaram as menores diluições. O uso do tecimento proporcionou cordões com baixos valores da razão R/L. O material de adição e o gás de proteção foram capazes de alterar significativamente a geometria do cordão de solda. A técnica da tocha na posição empurrando obteve os menores valores para a diluição e para a razão R/L. E por fim os parâmetros de soldagem selecionados pelo método Taguchi e as características econômicas demonstram ser capazes de obter um revestimento com um bom acabamento superficial e isento de defeitos

AGUIAR, W. M. Revestimento por soldagem MIG/MAG empregando ligas de níquel para apliacações em componentes do setor de petróleo e gás natural. 2010. 255 f. Tese (Doutorado em Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-04-01T12:45:12Z No. of bitstreams: 1 2010_tese_wmaguiar.pdf: 11469085 bytes, checksum: ad569a47a6eb6c3df23c570d0f0627f5 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-04-07T18:11:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_tese_wmaguiar.pdf: 11469085 bytes, checksum: ad569a47a6eb6c3df23c570d0f0627f5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-07T18:11:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_tese_wmaguiar.pdf: 11469085 bytes, checksum: ad569a47a6eb6c3df23c570d0f0627f5 (MD5) Previous issue date: 2010-12-03 / The weld overlay of nickel-based alloys is an alternative often used in oil and gas industry to prevent corrosion in pipes and equipments operating under severe conditions. In many situations the requirements of weld overlays are based in a maximum of 5% iron content in the weld metal to ensure corrosion resistance. The aim of this study was to determine the main welding parameters used in GMAW process to obtain coatings with iron content less than 5%, as well as, to analyze the mechanical properties, metallurgical behavior and corrosion resistance of the weld overlays. To evaluate the welding parameters was used as an analysis tool, the Taguchi method. Initially, the welds with nickel alloys were carried out in simple deposition on ASTM 516 Gr 60 steel plates in the flat position. Based on these results some parameters were selected to deposition of the coatings. In this work were used as filler metal three nickel-based alloys: AWS ERNiCrMo-3, AWS ERNiCrMo-4 and AWS ERNiCrMo-14. The microstructure analysis consisted of optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM), energy dispersive of X-ray spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction (XRD). Cyclic polarization tests (ASTM G 61-09) and immersion (Method C of ASTM G 48-09) were carried out to evaluate the corrosion resistance of the welds. Microhardness tests and shear test were used to evaluate the mechanical properties. The results showed that the optimal welding conditions were obtained when pulsed current mode was employed, resulting in coatings with a good surface appearance, without defects, and with low dilution level, beyond reinforcement/width (R/W) ratios and reinforcements satisfactory. For coatings with thickness around 5 mm was required to deposit at least two layers. It was found that low dilution level in the first layer is essential to achieve a low iron content (<5%), considering the metal removal by machining to improvement the surface finish. The best cost-benefit for the combination of welding parameters between the layers was found to be the low dilution in the first layer and a high productivity in the second The microstructure of coatings deposited with the alloy AWS ERNiCrMo-3 consisted of a γ matrix with secondary phases rich in Nb like Laves phase and a complex of titanium nitride/niobium carbide. The microstructure of coatings deposited with the alloys AWS ERNiCrMo-4 and AWS ERNiCrMo-14 consisted of a γ matrix and secondary phases rich in Mo (σ, P e μ). The results of shear test showed that the shear interface between the coating/substrate is about three times the half the stress required by ASTM A 265-09. The electrochemical polarization test was not able to evaluate the performance of coatings for corrosion pitting, while the immersion test according to Method C of ASTM G 48, was capable to distinguish the corrosion resistance through the critical pitting temperature (CPT). Based on the results of this test it was possible to verify that the alloy AWS ERNiCrMo-14 resist up to the maximum temperature established by standard (>85 oC). The alloy AWS ERNiCrMo-4 was corroded between 75 oC and 80 oC. Finally, the alloy AWS ERNiCrMo-3 presented the worst resulted compared to the other alloys, has been corroded in the 50 oC, showing a different behavior in terms of corrosion resistance of the alloys deposited. / A soldagem de revestimento com ligas a base de níquel é uma alternativa bastante utilizada no setor de petróleo e gás natural para evitar a corrosão em dutos e equipamentos que operam em condições severas. Em muitas situações exige-se no revestimento, um teor máximo de ferro de 5% para garantir a resistência à corrosão. O objetivo deste trabalho foi determinar os principais parâmetros de soldagem do processo MIG/MAG de forma a obter revestimentos adequados com teor de ferro inferior a 5%, bem como analisar as suas propriedades mecânicas, comportamento metalúrgico e resistência à corrosão. Na determinação dos parâmetros de soldagem foi utilizado como ferramenta de análise, o método Taguchi. Inicialmente, as soldagens com as ligas de níquel foram realizadas em simples deposição sobre chapas de aço ASTM 516 Gr 60 na posição plana. Em seguida, com os parâmetros selecionados, foram realizadas as soldagens de revestimento. No trabalho foram utilizadas as ligas AWS ERNiCrMo-3, AWS ERNiCrMo-4 e AWS ERNiCrMo-14. A caracterização microestrutural consistiu de análises de microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e de transmissão (MET), espectroscopia por dispersão de energia de raios-X (EDX) e difração de raios-X (DRX). Ensaios de polarização cíclica (ASTM G 61 – 86) e de imersão (método C da ASTM G 48–86) foram realizados para avaliar a resistência à corrosão dos revestimentos. Ensaios de microdureza e de arrancamento foram utilizados para a determinação das propriedades mecânicas. Os resultados mostraram que as melhores condições de soldagem foram obtidas com o modo corrente constante pulsada que proporcionou revestimentos com um bom aspecto superficial, sem a incidência de defeitos, menores diluições e com razões reforço/largura (R/L) e reforços satisfatórios. Para revestimentos com espessura em torno de 5 mm foi necessária a deposição de no mínimo duas camadas. Foi constatado que é fundamental obter diluições próximas de 5% já na primeira camada, para garantir uma espessura com baixo teor de ferro, em caso de retirada de um sobremetal no revestimento. A melhor relação custo x benefício para a combinação dos parâmetros de soldagem entre as camadas foi a que proporcionou uma baixa diluição na primeira camada e uma alta produtividade na segunda. A microestrutura dos revestimentos depositados com a liga AWS ERNiCrMo 3 foi constituída por uma matriz γ com fases secundárias Laves e um complexo nitreto de titânio/carboneto de nióbio. A microestrutura dos revestimentos depositados com as ligas AWS ERNiCrMo-4 e AWS ERNiCrMo-14 foi constituída por uma matriz γ e fases secundárias ricas em Mo (σ, P e μ). Os resultados dos ensaios de arrancamento mostraram que a resistência ao cisalhamento entre a interface revestimento/substrato é cerca de três vezes e meia o exigido pela norma ASTM A 265-09. O ensaio de polarização eletroquímica não se mostrou capaz de avaliar o comportamento dos revestimentos quanto à corrosão por pites, enquanto que o ensaio de imersão, segundo o método C da norma ASTM G 48, foi capaz de diferenciá-las quanto à temperatura crítica de pite (TCP). Neste ensaio, a liga AWS ERNiCrMo-14 foi a que apresentou a maior TCP (>85 ºC). Em seguida ficou a liga AWS ERNiCrMo-4 com uma TCP entre 75 ºC e 80 ºC. Por último ficou a liga AWS ERNiCrMo-3 com uma TCP de 50 ºC, mostrando haver uma maior resistência à corrosão por parte da liga AWS ERNiCrMo-14 em relação às demais ligas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-06-27T04:11:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 346595.pdf: 3484453 bytes, checksum: cbe17c709721aa17a42f0ed7125e1fbc (MD5) Previous issue date: 2016 / A redução do peso da carroceria em veículos tem se tornado cada vez mais importante, para economia de combustível e proteção ao meio ambiente. Com o uso de aços de alta resistência tem sido possível essa redução, sem comprometer a segurança. Pertencem a esta família de aços os dual phase, cuja resistência é conferida por uma microestrutura mista, formada por martensita e ferrita. Entretanto, ao serem soldados tais aços, tende a ocorrer perda de resistência na denominada zona macia , devido à tempera da martensita. Neste trabalho foram realizadas soldas laser CO2 autógenas em chapas de aços dual phase dos tipos DP600 e DP780, com espessura de 2,8 mm, em equipamento específico para realizar emenda de bobinas, de modo a não interromper o posterior processamento por laminação. Foi variada a potência do laser, potência de pré-aquecimento e velocidade de soldagem. Foi observado que a formação da zona macia pode ser evitada mediante o uso de menores energias de soldagem, seja por utilizar maiores velocidades de soldagem ou menores potências do laser. Mesmo no caso de se formar a zona macia , com redução de dureza de até 15 HV, a fratura de corpos de prova de tração transversais à solda ocorreu afastada da zona macia mais de 20 mm, devido a que, por ser a zona macia suficientemente estreita, sua deformação foi restringida pelo material adjacente de maior resistência. A conformabilidade das soldas foi avaliada pelo ensaio de embutimento Erichsen que mostrou que índices de embutimento inferiores a 7, menores que o do metal base, que foi 10. O índice de embutimento é melhorado quando se utilizam baixos aportes térmicos ou maiores potências de pré-aquecimento. Outro ponto na qual foi estudado foi à influência dos parâmetros de soldagem na formação de descontinuidades, fator de grande relevância operacional e tecnológico.<br> / Abstract : Reduction of body weight in vehicles has become increasingly important, for fuel economy and environmental protection. With the use of high strength steels it has been possible to reduce weight without impair safety. To this group of steels belong the dual phase, whose stength is granted by a mixed microstructure of martensite and ferrite. However, when welding such steels, loss of strength in the so-called soft zone tends to occur due to martensite tempering. In this work, autogenous CO2 laser welds were made from dual phase steels of types DP600 and DP780, with a thickness of 2.8 mm, in a specific equipment to join coils borders, in order to not interrupt further processing by rolling. In the tests, the laser power, preheating power and welding speed were varied. It was observed that the formation of the soft zone can be avoided by using lower heat inputs, either by using higher welding speeds or lower laser powers. Even in the case of having a soft zone with a reduction of hardness up to 15 HV, the fracture of tensile test specimens transverse to the weld occurred away from the soft zone more than 20 mm, because, as the soft zone was sufficiently narrow, its deformation was restricted by adjacent material of higher strength. The formability of the welds was evaluated by the Erichsen cupping test which showed Erichsen numbers below 7, lower than that of the base metal, which was 10. The Erichsen number was improved when using low heat inputs and higher preheating power. Another point in which it was studied was the influence of welding parameters on the formation of discontinuities, a factor of great operational and technological relevance.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-06-27T04:15:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 346019.pdf: 3771744 bytes, checksum: 55cb5c7855ca173586bab7b42536f03a (MD5) Previous issue date: 2016 / A produtividade é um fator importante para que a operação de uma empresa se mantenha competitiva. Esta pode ser aumentada através do emprego de maiores velocidades de processamento, o que no caso do processo MIG/MAG, deve ser acompanhado pelo aumento da taxa de fusão do arame, de modo a obter um mesmo comprimento de cordão em um menor tempo, reduzindo os custos globais. Deve-se considerar que a qualidade da solda (características dimensionais e geométricas do cordão e sua isenção de defeitos) precisa ser no mínimo mantida. Atualmente os métodos que atendem a esta demanda (duplicação e associação de processos) possuem maiores custos de implantação e manutenção em relação ao processo MIG/MAG convencional. Diante do exposto, realizou-se uma avaliação do processo MIG/MAG convencional quanto à influência de diferentes composições de gases de proteção e de diâmetros de arame sobre a taxa de fusão e de deposição e sobre a geometria e dimensional do cordão de solda, com o intuito de contribuir para o entendimento se a otimização dos parâmetros (gás de proteção e bitola de arame) seria capaz de impactar positivamente a produtividade. Nas primeiras etapas foram realizados ensaios de simples deposição e foram avaliados gases comerciais. O gás Ar+8%CO2 apresentou a maior eficiência de deposição e um dos maiores valores de molhabilidade do cordão de solda. Em contrapartida, a taxa de fusão de arame obtida com o gás Ar+5%H2 foi significativamente superior dentre os gases avaliados. Deste modo, com o intuito de obter simultaneamente as características vantajosas produzidas por esses gases, foram realizados ensaios adicionais com misturas ternárias de Ar-H2-CO2 com teor fixo de 5%H2 e teor de CO2 entre 4 e 16%. Constatou-se que com a utilização do gás Ar+5%H2+7%CO2 obteve-se um aumento da taxa de fusão do arame, mantendo-se valores de eficiência de deposição e de molhabilidade do cordão de solda similares aos apresentados pelo gás Ar+8%CO2. Em compensação o emprego do gás Ar+5%H2+7%CO2 na soldagem de junta sobreposta resultou em cordões com baixa molhabilidade. Em relação à bitola de arame, pode ser verificado um aumento da molhabilidade do cordão com a utilização do arame de 1,6 mm em relação às bitolas de 1,0 e 1,2 mm. Em contrapartida o uso do arame de 1,6 mm resultou em menores rendimentos de deposição.<br> / Abstract : Productivity is a key factor to the operation of a company to remain competitive. This can be increased through the employment of higher processing speed, which in the case of the GMAW process, must be accompanied by an increase in the melting rate in order to allow obtaining the same weld bead length in a shorter time, reducing overall costs. It must be considered that weld quality (dimensional and geometric characteristics of the bead and its absence of defects) must be held or improved. Currently the methods that meet this demand (duplication and association of process), present higher implementation and maintenance costs compared to conventional GMAW process. In face of this, the present work carry out a detailed assessment of the influence of different compositions of shielding gases and the wire diameter on melting and deposition rate and on weld bead dimension and geometry, in order to contribute understanding if the optimization of the parameters (shielding gas and wire diameter) would be able to positively impact productivity. In the first steps they were performed bead on plate deposition tests, and were evaluated commercial shielding. The gas Ar+8%CO2 exhibited superior deposition efficiency and weld bead wettability. In contrast, the wire melting rate obtained with the gas Ar+5%H2 was significantly higher than all other tested gases. Thus, in order to simultaneously obtain the advantageous characteristics produced by both these gas compositions, additional tests were performed with ternary mixtures consisting of Ar-H2-CO2 with a fixed H2 content of 5% and various CO2 proportions (between 4 and 16%).The results showed that the shielding gas of Ar+5%H2+7%CO2 yielded an increase in wire melting rate while maintaining deposition efficiency and weld bead wettability values similar to those presented by the Ar+8%CO2 gas. However, the use of gas Ar+5%H2+7%CO2 in the welding of lap joint resulted in bead with poor wettability. Regarding to the wire diameter, it was observed an increasing in the bead wettability with use of 1.6 mm wire if compared to the diameters of 1.0 and 1.2 mm. On the other hand the use of 1.6 mm diameter resulted in lower deposition efficiency.

O presente trabalho teve como objetivo investigar o comportamento da junta para diferentes parâmetros de soldagem em um processo inovador de soldagem por fricção em tubos utilizando um anel rotativo. O material do tubo utilizado neste trabalho foi o aço inoxidável duplex SAF 2205 (UNS S31803).Utilizou-se o método estatístico Taguchi para reduzir a quantidade de juntas soldadas e verificar quais os melhores parâmetros de soldagem. O processo avaliou 3 parâmetros variando em máximo e mínimo, resultando em 4 condições de soldagem. Três juntas soldadas foram produzidas para cada condição de soldagem, o que acabou gerando 12 juntas. A obtenção da melhor condição de soldagem foi realizada através da análise de “quanto maior melhor” para o resultado de resistência à tração para as amostras. Nesta análise,a condição ótima de soldagem coincidentemente foi a condição de soldagem 4. Paralelamente à análise Taguchi, foram realizados ensaios de qualificação para todas as 4 condições de soldagem de acordo com a norma DNV-OS-F101:2013: teste de tração, dobramento, dureza, porcentagem de ferrita e porcentagem de intermetálicos Adicionalmente aos ensaios exigidos pela norma DNV-OS-F101:2013, foram realizados testes de impacto Charpy-V e EBSD para a melhor condição de soldagem obtida pela método Taguchi (condição 4). Os resultados indicaram que, de acordo com os requisitos da norma DNV-OS-F101:2013, apenas a condição de soldagem quatro (0,10 mm/s; 7,50 kN/s/ 10,0 mm) foi integralmente qualificada. Valores insuficientes de resistência obtidos nos ensaios de tração, bem como divergências nas porcentagens ótimas de fases desqualificaram as outras três condições de soldagem. Como resultado adicional para a condição de soldagem qualificada, testes de impacto Charpy apresentaram valores de energia absorvida superiores àqueles encontrados para processos convencionais de soldagem. / The present work had as objective to investigate the joint behavior for different welding parameters in an innovative process of welding by friction in tubes using a rotating ring. The material of the tube used in this work was duplex stainless steel SAF 2205 (UNS S31803). The Taguchi statistical method was used to reduce the amount of welded joints and to verify the best welding parameters. The process evaluated 3 parameters varying in maximum and minimum, resulting in 4 welding conditions. Three welded joints were produced for each welding condition, resulting in 12 joints. The best welding condition was obtained by the analysis of "the greater the better" for the result of tensile strength for the samples. In this analysis, the optimum welding condition coincidentally was the welding condition 4. Parallel to the Taguchi analysis, qualification tests were performed for all 4 welding conditions according to DNV-OS-F101: 2013: tensile test, bending, hardness, percentage of ferrite and percentage of intermetallics In addition to the tests required by the DNV-OS-F101: 2013, Charpy-V impact tests and characterization by EBSD were performed for the best welding condition obtained by the Taguchi method (condition 4). The results indicated that, according to the requirements of DNV-OS-F101: 2013, only the welding condition four (0.10 mm/s, 7.50 kN/s; 10.0 mm) was fully qualified. Insufficient values of strength obtained in the tensile tests, as well as divergences in the optimal percentages of phases, disqualified the other three welding conditions. As an additional result for the qualified welding condition, Charpy impact tests showed absorbed energy values higher than those found for conventional welding processes.