Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / A more detailed and accurate study of the thermal phenomena involved in arc welding processes is of great importance for both simulation developers of metallurgical transformations and residual stresses generation and users in general, whom need to understand this phenomenology to take decisions. In terms of thermal phenomena, heat input and its derivatives (such as thermal efficiency and fusion efficiency are the most representative parameters in welding engineering. However, scientific and technical literatures are very divergent on heat input values. In addition, they do not discuss the actual heat flow inside the plate. Initial tests demonstrated that these inconsistencies are due to systematic and random errors that occur during heat input measurements. Thus, the major purpose of this work was to develop a methodological approach to determine the heat input due to a welding process, which would be more representative of the heat that actually diffuses inside the workpiece and free of the assessment method and parameter influence. Thus, this actual heat input could be generally used in calculations that require this welding parameter. As methodological base, a descriptive model of heat flow in the welding region was developed. Then, a methodology to determine a heat input value free of measurement errors (here called as net heat input) was proposed and applied to cryogenic calorimetry. This procedure was validated using several welding conditions. The results demonstrated the proper functioning of the proposed methodology, regardless the welding process and its variables. It is expected that, with the application of the net heat input values, the calculations and simulations involved in welding engineering turn into more robust, since the use of such imprecise parameter as thermal efficiency is dispensed. / O conhecimento mais detalhado e preciso dos fenômenos térmicos envolvidos no processo de soldagem é de grande importância, tanto para os que desenvolvem simulações de transformações metalúrgicas e geração de tensões térmicas, como para os usuários de forma geral, que precisam entender essa fenomenologia para tomar decisões. Em termos de fenômenos térmicos, os parâmetros mais representativos na engenharia de soldagem são o calor imposto e seus derivados (tais como rendimento térmico e rendimento de fusão). No entanto, as literaturas científica e técnica são muito divergentes quanto aos valores de calor imposto. Também não discutem o real fluxo de calor dentro da chapa. Testes iniciais demonstraram que estas inconsistências existem devido aos erros sistemáticos e aleatórios que ocorrem durante as medições do calor imposto. Assim, o objetivo maior deste trabalho foi desenvolver uma abordagem metodológica para determinação do calor imposto por um processo de soldagem, que seja mais representativo do calor que realmente difunde pela peça e isento da influência dos métodos e parâmetros de ensaio, de tal forma que possa ser usado genericamente em cálculos de soldagem que necessitem deste parâmetro. Para este fim, como base metodológica, foi desenvolvido um modelo descritivo de fluxo de calor na região de soldagem. Em seguida, foi proposta uma metodologia para determinação de um calor imposto isento dos erros de medição (chamado aqui de calor imposto líquido) aplicado à calorimetria criogênica. Esse procedimento foi validado para várias condições de soldagem. Os resultados obtidos demonstraram um adequado funcionamento da metodologia proposta, independentemente do processo de soldagem e suas variáveis. Espera-se que, com a aplicação do calor imposto líquido, os cálculos e simulações envolvidos na engenharia de soldagem sejam mais robustos, uma vez que se dispensa o uso de um parâmetro impreciso, como o rendimento térmico. / Doutor em Engenharia Mecânica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Vision, the human being s favorite sense, and its great capacity to obtain, to process and to interpret great amount of visual nature data has been throughout the years a great inspiration for development of techniques and technological devices that reproduce it into a computational system. In welding processes, vision can supply information in inspection and welded joint s quality, in the parameters monitoring, in trajectory correction and even, finally, in the study of the phenomena involved in the process. However, the luminosity/radiation emitted from the weld arc represents a barrier for these studies based in the process visualization. One of the forms currently used to visualize the process, without the interference of the arc s light, consists of illuminating the process with the near infrared light and, using band pass (interference) filters, around this exactly wave length, during the acquisition of the images. A solution for the near infrared illumination, of increasing application, involves the use of laser diodes of high power, with low cost and less complex installation than conventional lasers. Therefore, the proposal of this work is the project, construction and assessment of a vision system for welding processes with low cost and high flexibility. It is based on characterization of the spectrum of the weld arc, definition of a drive topology for the laser diode within its limitations of use and maximizing the emitted luminous power, built of control circuits, selection of optics equipment and components and, finally, project and application of a prototype for visualization of different arc-welding processes. The electrical system was validated by computational simulations and experimental burnout and stress tests. The final assessment of the whole vision system was carried out during TIG and MIG/MAG welding. Although, during the welding, the system was not capable of overcome the arc radiation, it provides a homogenous illumination in synchronism with the camera, which represents the main limitation due to its large shutter. Eventually, it s suggested to employ the developed vision system for helping joint tracking. / A visão, o sentido predileto do ser humano, e sua grande capacidade de captar, processar e interpretar grandes quantidades de dados de natureza visual tem sido, ao longo dos anos, um grande estímulo para o desenvolvimento de técnicas e de dispositivos tecnológicos que a reproduzam um sistema computacional. Nos processos de soldagem, a visão pode fornecer dados desde na inspeção e qualidade da junta soldada, no monitoramento de parâmetros, na correção de trajetórias até, por fim, no estudo dos fenômenos envolvidos no processo. Porém, a radiação luminosa emitida pelo arco representa uma barreira para tais estudos baseados na visualização do processo. Uma das formas utilizadas atualmente para se obter a visualização do processo, sem a interferência do arco, consiste em iluminar o processo com o infravermelho próximo e utilizar filtros de interferência (passa-faixa), em torno deste mesmo comprimento de onda, durante a aquisição das imagens. Uma solução para a iluminação infravermelha, de aplicação crescente, envolve o uso de diodos laser de alta potência, com baixo custo e menor complexidade de instalação do que os lasers convencionais. Desta forma, a proposta deste trabalho foi a criação de um sistema de visão dos processos de soldagem a arco, de baixo custo e alta flexibilidade, indo desde a caracterização dos espectros de emissão luminosa do arco, passando pela criação de uma topologia de acionamento para o diodo de alta potência no infravermelho próximo, respeitando suas limitações de uso e maximizando a potência luminosa emitida, criação dos circuitos de controle, escolha dos equipamentos e componentes ópticos e, por fim, projeto e aplicação de um protótipo em processos de soldagens. O sistema elétrico foi validado por simulações computacionais e testes experimentais de burnout e de stress, e as limitações do sistema de visão, como um todo, foram encontradas através e sua aplicação com soldagens TIG e MIG/MAG. Nestes ensaios, embora não tenha sido capaz de sobrepor a luz do arco, o sistema desenvolvido proporcionou uma iluminação homogênea e em sincronia com a câmera, onde a principal limitação foi o grande tempo de exposição da câmera disponível. Sugere-se, ao final, utilizar o sistema na forma de um seguidor de juntas. / Mestre em Engenharia Mecânica

AgÃncia Nacional do PetrÃleo / Superduplex stainless steels (SDSS) may be defined as a family of steels having a two-phase ferritic-austenitic microstructure and the good mechanical properties and high corrosion resistance of this alloy are attributed to this microestrutural balance. These excellent qualities attribute to SDSS great employability in the oil sector, where manufacturing and equipment maintenance are performed by welding, which if not executed properly, can have a negative effect on the metallurgical properties and this problem becomes more critical in multipass welding due to repeated thermal cycles. Among the several welding processes employed in the welding of SDSS, fell to this work was to evaluate the FCAW process in multipass welding joints of SDSS UNS S32750, regarding the selection of appropriate welding parameters and the influence of these parameters on microstructural transformations, mechanical properties and corrosion resistance of welded joints. Then, this work was divided into three steps: Stage 1 was the characterization of the base metal in as-received condition. In Stage 2, weldings were accomplished using a bead on plate (BOP) technique to determine the control factors and their levels to be used in the subsequent stage, in which an experimental design was conducted by Taguchi method with Alloy, Stick out, Shielding gas, welding gun orientation, Arc oscillation, Energy technique and Heat input used as control factors and quality characteristics were evaluated the ratio R/L, bead penetration, ferrite content and inclusions content and microhardness. Finally, in Stage 3 were performed multipass welding in joints and afterwards was executed: A microstructural characterization in three regions of Fusion Zone (Root, Filler and Cap) and Heat Affected Zone by Optical Microscopy (OM) and Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) and were also performed a measurement of the ferrite content; measurement of inclusions content; microhardness tests and Critical Temperature Pitting (CPT) tests according to ASTM G150. The results showed, ferrite contents ranging from 44% and 54.9% and their highest values were observed when employed the alloy 2507, heat input of 1.6 kJ/mm and pulsed current. The lowest inclusions contents were obtained by using of shielding gas with the mixture of 96%Ar + 4%CO2 (Stage 2) and heat input of 1,6kJ/mm (Stage 3). The microhardness values in FZ of joints were not affected significantly by any of the control factors. Already, the results of CPT tests showed that pits nucleated preferentially within α, at α/γ grain boundaries and at interfaces areas between large diameter inclusions and the metallic matrix and propagated predominantly into α phase. The CPT values ranging from 47 ÂC to 78 ÂC, with highest were obtained for the alloy 2507, heat input of 1.6 kJ/mm and continuous current into Root region and for the alloy 2507, heat input of 1.6 kJ/mm and the pulsed current in Filler and Cap regions. From the three regions of FZs, the Root showed the best results with no defects, satisfactory ferrite contents, lowest inclusions contents and highest CPT values. / Os aÃos inoxidÃveis superduplex (AISDs) possuem uma microestrutura bifÃsica constituÃda por ferrita (α) e austenita (γ) e quando devidamente balanceadas conferem ao material, boas propriedades mecÃnicas e elevada resistÃncia à corrosÃo. Qualidades que atribuem aos AISDs grande empregabilidade no setor petrolÃfero, onde a fabricaÃÃo e manutenÃÃo de equipamentos sÃo realizadas por soldagem e se executada inadequadamente, pode afetar negativamente as propriedades destes aÃos, o que se torna mais crÃtico quando hà a imposiÃÃo de inÃmeros ciclos tÃrmicos durante uma soldagem multipasse. Dentre os inÃmeros processos de soldagem utilizados na soldagem dos AISDS, coube a este trabalho avaliar o processo arame tubular na soldagem multipasse em juntas do AISD UNS S32750, levando em consideraÃÃo a seleÃÃo dos parÃmetros de soldagem adequados, bem como a influÃncia destes parÃmetros nas alteraÃÃes microestruturais, microdureza e resistÃncia à corrosÃo das juntas soldadas. Desta forma, dividiu-se este trabalho em trÃs etapas: A Etapa 1 consistiu na caracterizaÃÃo do metal de base na condiÃÃo como recebido. Jà na Etapa 2 foram realizadas soldagens por simples deposiÃÃo para selecionar os fatores de controle e seus nÃveis a serem utilizados na etapa posterior, e o planejamento experimental foi realizado pelo mÃtodo Taguchi com a Liga, GÃs, DBCP, TÃcnica da Tocha, Tecimento, TÃcnica de Energia e Energia foram utilizados como fatores de controle e como variÃveis de resposta escolheu-se a razÃo R/L, a penetraÃÃo, a fraÃÃo de ferrita, a fraÃÃo das inclusÃes e a microdureza. E por fim, na Etapa 3 foram realizadas soldagens multipasse em juntas e posteriormente efetuou-se: uma caracterizaÃÃo microestrutural em trÃs regiÃes da Zona Fundida (Raiz, Enchimento e Acabamento) e Zona Afetada pelo Calor atravÃs de Microscopia Ãtica (MO) e Microscopia EletrÃnica de Varredura (MEV) e Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios X (EDS); quantificaÃÃo da fraÃÃo de ferrita; quantificaÃÃo da fraÃÃo das inclusÃes; ensaios de microdureza e uma avaliaÃÃo da resistÃncia à corrosÃo por pites atravÃs dos ensaios de temperatura crÃtica de pite (CPT) seguindo a norma ASTM G150. Como resultados, obteve-se fraÃÃes de ferrita entre 44% e 54,9% com seus maiores valores observados quando utilizou-se a liga 2507, a energia de 1,6 kJ/mm e a corrente contÃnua pulsada. As menores fraÃÃes das inclusÃes foram obtidas pela utilizaÃÃo do gÃs de proteÃÃo com 96%Ar + 4%CO2 (Etapa 2) e da energia de 1,6kJ/mm (Etapa 3). As microdurezas na ZF das juntas nÃo apresentaram diferenÃas significativas. Jà os ensaios de CPT revelaram que os pites nuclearam preferencialmente no interior da α, nos contornos α/γ e nas interfaces entre inclusÃes de grande diÃmetro e a matriz metÃlica, propagando-se exclusivamente atravÃs da α. Os valores de CPT apresentaram uma faixa de 47ÂC à 78ÂC, com os maiores valores obtidos para a liga 2507, a energia de 1,6 kJ/mm e a corrente contÃnua constante na regiÃo da Raiz e nas regiÃes do Enchimento e Acabamento ao utilizar-se a liga 2507, a energia de 1,6 kJ/mm e a corrente contÃnua pulsada. Dentre as trÃs regiÃes das ZFs, a Raiz apresentou os melhores resultados com ausÃncia de defeitos, fraÃÃes de ferrita satisfatÃrias, menores fraÃÃes das inclusÃes e maiores valores de CPT.

Na presente dissertação foram investigadas as propriedades mecânicas e microestruturais, antes e após o processo de soldagem, dos aços ZSTE380 e DOGAL800, que são aços de alta resistência e baixa liga (ARBL), além do aço convencional ZAR230. O principal objetivo do trabalho foi avaliar possíveis modificações nessas propriedades e verificar a possibilidade de substituir o aço convencional por um dos aços ARBL. Por serem mais resistentes os aços ARBL podem ser usados em elementos estruturais menos robustos, o que reduz o peso e a emissço de gases poluentes dos veículos. Primeiramente, verificaram-se diferentes extensões da zona termicamente afetada para os três aços soldados, onde é observada a maior extensão no DOGAL800 e a menor no ZAR230. A análise microestrutural revelou o crescimento do tamanho de grão austenítico em relação ao metal base nessa região para os aços ZSTE380 e DOGAL800, gerando um pronunciado aumento da resistência devido à transformação martensítica. O caso mais marcante ocorreu no DOGAL800, em cuja zona termicamente afetada observou-se a formação de martensita de baixo carbono, que é uma fase dura do aço, porém de baixa ductilidade. Os perfis de microdureza indicaram que não houve uma alteração significativa na dureza da zona termicamente afetada no ZAR230, enquanto que para o DOGAL800 observa-se um considerável aumento na mesma, confirmando a formaçao de martensita. Os limites de escoamento determinados pelos ensaios de tração não apresentaram diferenças significativas entre os corpos de prova com e sem solda se analisados de forma global, porém um ensaio de microtração, isso seria revelado. Contudo, nos ensaios de fadiga dos corpos de prova sem solda observou-se uma maior resistência à fadiga para os aços DOGAL800 e ZSTE380 em relação ao ZAR230. Após o processo de soldagem, os aços ARBL apresentam uma significativa redução da resistência a fadiga, estando abaixo da resistência à fadiga do ZAR230 para ensaios acima de um milhão de ciclos. Os resultados apresentados são explicados com base na relação entre as características microestruturais e propriedades mecânicas dos aços antes e após a soldagem. / In the present work we investigated the mechanical and microstructural proprieties of the ZSTE380 and DOGAL800 high strength low alloys steels (HSLA), comparing to the conventional ZAR230 steel, before and after welding. The main purpose is to detect possible modifications on these steels during the welding process, and to verify the possibility of replacing the conventional ZAR230 steel by one of the HSLAs. Since HSLA steels possess higher mechanical resistance, they can be used in less robust structures, which reduce the weight of the automobiles, and consequently reduce the emission of pollutant gases. We observed different extensions of the heat-affected zone for the three welded steels, with a higher extension in the DOGAL800 and the smaller extension in the ZAR230. Microstructural analysis revealed austenite grain growth in the heat-affected zone, in relation to the base metal in this region for the steels ZSTE380 and DOGAL800, becoming a remarkable increase of resistance due to martensite transformation. The most remarkable case happened in the DOGAL800, where we observed formation of low carbon martensite in the heat-affected zone, being this a harder phase of the steel, but with low ductility. The microhardness profiles indicated that it did not happen a significant change in hardness of the heat-affected zone of the ZAR230, while for the DOGAL800 it is observed a considerable increase in hardness, corroborating the hypothesis of martensite formation. The yield strength obtained form stress-strain curves didn?t revealed any significant differences between welded and without weld samples, if analyzed in a global way, but in a microtensile test, it would be reveled. The samples without weld submitted to the high-cycle fatigue test presented different fatigue resistance, where the DOGAL800 showed the greatest fatigue resistance, followed by the ZSTE380 and finally the ZAR230. However after the welding process we observed a significant reduction in the fatigue resistance of the HSLA steels, even below the ZAR230 resistance for tests above 1 million cycles. The results were explained relating the microstructure properties and the mechanical properties of the three steels, before and after welding.

Orientador: Roseana da Exaltação Trevisan / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-05T03:36:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fraga_FranciscoEdsonNogueira_M.pdf: 7668507 bytes, checksum: 806c3c771652dfe2aa90373e2fca42ba (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Trinca induzida por hidrogênio é um dos defeitos mais graves que ocorrem em juntas soldadas de diversos aços. Esta falha mecânica ocorre com bastante freqüência na zona afetada pelo calor (ZAC) destes materiais. Com o desenvolvimento de novos aços, o risco da ocorrência de trincamento na ZAC tem se reduzido cada vez mais e passado a ocorrer com mais freqüência no metal de solda (MS). O teste G-BOP (Gapped Bead-on-Plate) destaca-se dentre os vários testes autodestrutivos pela grande aplicação em avaliar susceptibilidade de ocorrência de trincas de hidrogênio somente no cordão de solda. As principais vantagens deste teste são: baixo custo quando comparado a outros testes, simplicidade na execução e facilidade em quantificar trincas a frio no MS. Apesar de todas as vantagens, este teste tem sérias limitações e uma delas é o fato de não ser normalizado. Visando contribuir com informações que possam agregar maior confiabilidade e contribuir para a normalização do teste G-BOP, este trabalho teve como objetivo principal estudar de maneira sistemática e científica a influência das principais variáveis do teste G-BOP (dimensão do rebaixo, energia nominal de soldagem e temperatura de preaquecimento) sobre a variável de resposta, que é o percentual de trinca induzida por hidrogênio na seção transversal do metal de solda, As três variáveis foram estudadas segundo uma análise estatística de variância, identificando a influência individual de cada uma e a interação entre elas sobre os resultados do teste. Para o desenvolvimento experimental foi utilizado como material de base um aço ASTM A-285 grau C, como metal de adição, um arame tubular de classificação AWS E71T-1 e o 'CO IND. 2¿ como gás de proteção auxiliar. Para os níveis de cada uma das variáveis analisadas aqui, identificou-se que a energia nominal de soldagem e a temperatura de preaquecimento são variáveis que tem influência significativa sobre os resultados do teste G-BOP e que a variável dimensão do rebaixo não tem influência significativa. Identificou-se ainda que a interação entre estas variáveis também não apresenta influência significativa sobre os resultados do teste / Abstract: Hydrogen induced cracking (HIC) is a serious defect that occurs in welded joints of several steel types. This mechanical failure occurs frequently on the heat affected zone (HAZ). With the development of new steels the probability of HIC occurring on the HAZ has reduced, however it has started to occur on the weld metal (WM). The Gapped bead-on-plate test (G-BOP) stands out from several other self-restraint tests for its great application to evaluate HIC only on the weld metal. The main advantages of this test are: low cost, simple execution and crack quantification on WM. Despite its advantages, this test has a serious limitation that it is not normalized. To contribute to getting information that can add greater trustworthiness to G-BOP test and help to normalize it, the objective of this study is to evaluate the influence of the main variable of the G-BOP test (gap, welding heat and preheat temperature) in the output variable (HIC %). A variance analysis was used to identify the influence of these variables in the test results. For the experimental development the ASTM A-285 grade C steel was used as base metal as well as AWS E71T-1 flux core and 'CO IND. 2¿ shielding. It was concluded that the heat input and the preheat temperature have significant influence in the test result. The gap and the interaction between these variables don't have any influence in the test result / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia de Fabricação

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / O objetivo principal desse trabalho foi avaliar o efeito do procedimento de soldagem empregado, com foco na energia de soldagem, no tipo de chanfro empregado e na tÃcnica de soldagem utilizada, sobre o nÃvel e a distribuiÃÃo das tensÃes residuais resultantes em junta submetida à soldagem multipasse. Foi avaliado tambÃm o efeito da corrente e da velocidade de soldagem de forma isolada sobre estas tensÃes, bem como a correlaÃÃo desses resultados com a microestrutura e dureza encontrada. As tensÃes residuais foram medidas utilizando a tÃcnica de difraÃÃo de raios-x, atravÃs de um minidifratÃmetro para mediÃÃo em campo. As anÃlises metalogrÃficas foram realizadas na seÃÃo transversal da junta, atravÃs de microscopia Ãtica e microscopia eletrÃnica de varredura. Foram levantados os perfis de microdureza na seÃÃo transversal da junta. Os resultados mostraram que as tensÃes residuais originadas da soldagem multipasse na superfÃcie das amostras analisadas sÃo compressivas no metal de solda e trativas da ZAC. As tensÃes residuais encontradas na raiz das amostras analisadas se mostraram trativas tanto no metal de solda quanto na ZAC. A energia de soldagem apresentou uma relaÃÃo nÃo linear com as tensÃes residuais encontradas, sendo encontrado que o parÃmetro que apresentou maior influÃncia foi a velocidade de soldagem, o que representa um problema, pois geralmente tal parÃmetro à o menos controlado nas soldagens manuais. As amostras chanfradas em meio-v foram as que apresentaram os menores nÃveis de tensÃes residuais, devido a alÃvios de tensÃo gerados por deformaÃÃes plÃsticas geradas durante a soldagem, fato que nÃo ocorre nas amostras chanfradas em X. A tÃcnica da dupla camada mostrou-se uma ferramenta bastante Ãtil à soldagem do aÃo ASTM A516 Gr70, pois alÃm de promover o refinamento e revenimento da ZAC-GG das amostras soldadas, acrescentou tensÃes residuais compressivas ao longo de toda a superfÃcie analisada das amostras. As microestruturas e durezas encontradas nas juntas foram bem similares para todas as amostras, sendo a ferrita acicular encontrada no metal de solda uma das provÃveis causas da caracterÃstica compressiva das tensÃes residuais encontradas / The main aim of this work was to evaluate the employed welding procedure effect on the level and profile of the final residual stresses on a multipass joint, with emphasis in the welding energy, chamfer and used welding technique. It was also evaluated the effect of the welding current and speed on these stresses, as well as it was correlated the results with microstructure and microhardness. The residual stress measurement was accomplished through X-ray diffraction, using a minidiffractometer for measurement in field. Metallographic analysis was accomplished in the transverse section of the welded joint, using optic microscopy and scanning electron microscopy. It were determined the microhardness profiles in the traverse section of the welded joint. The results showed that the multipass welding residual stresses on the surface of the analyzed samples are compressive in the weld metal and tensile in the HAZ. In the weld root, the welding residual stresses are tensile as in the weld metal as in the HAZ. The welding energy showed a non-linear relationship with the founded residual stresses and it was observed that the most influential parameter was the welding speed, what can be a trouble, since this parameter is the less controlled in manual weldings. The semi-v chamfered samples were the ones that present the fewer levels of residual stresses, due to the stress relief created by plastic deformations during the welding, what do not occur in the X chamfered samples. The double layer technique showed that it can be used in the welding of ASTM A516 Gr70 steel, because, besides promote a refinement and a drawing back of the CG-HAZ, it increased compressive residual stress in the whole surface of the analyzed samples. The founded microstructures and microhardness were similar for all samples and it has believed that the acicular ferrite founded in the weld metal was one of the the main causes for the compressive characteristics of the welding residual stresses in the joints

AgÃncia Nacional do PetrÃleo / CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Este trabalho teve como objetivo avaliar o comportamento das tensÃes residuais em tubulaÃÃes de aÃo ASTM A106 Gr. B com pequeno diÃmetro, soldada pelos processos TIG manual e automÃtico. Buscou-se tambÃm avaliar o efeito do aporte tÃrmico sobre o perfil de tensÃes, bem como correlacionar os resultados com a microestrutura e dureza. A mediÃÃo das tensÃes foi realizada atravÃs de difraÃÃo de raio-X, utilizando um minidifratÃmetro empregado para mediÃÃo em campo. AnÃlises metalogrÃficas foram realizadas na seÃÃo transversal da junta, atravÃs de microscopia Ãtica e microscopia eletrÃnica de varredura. Foram levantados os perfis de microdureza nas superfÃcies externa e interna. Os resultados mostraram que a mediÃÃo de tensÃes residuais por difraÃÃo de raio-X, usando o minidifratÃmetro para aplicaÃÃes em campo, à eficaz na determinaÃÃo do perfil de tensÃes, contudo, à necessÃria a realizaÃÃo de ajustes dos difratogramas por funÃÃes analÃticas, para determinar a correta localizaÃÃo do pico de difraÃÃo de raio-X, reduzindo o erro das medidas. As mediÃÃes das tensÃes residuais axiais realizadas na superfÃcie externa dos tubos mostraram que o perfil à formado por tensÃes compressivas na regiÃo da solda (zona fundida e zona afetada pelo calor) e por tensÃes trativas nas regiÃes mais afastadas. Foram observados elevados nÃveis de tensÃes residuais axiais compressivas na superfÃcie externa de tubos de parede fina, na regiÃo da solda, os quais podem representar uma situaÃÃo crÃtica, visto que o comportamento linear das tensÃes ao longo da espessura devido ao efeito torniquete à consensual e, portanto, isso indica a presenÃa de elevados nÃveis de tensÃes residuais de traÃÃo no metal de solda e na zona afetada pelo calor. O ciclo tÃrmico do passe de acabamento ocasionou um intenso refino de grÃo e uma significativa reduÃÃo de dureza, especialmente no metal de solda e na superfÃcie interna dos tubos, a exceÃÃo das amostras de 2â de diÃmetro soldadas com elevado aporte tÃrmico. Nenhuma das amostras soldadas apresentou valores de dureza acima do mÃximo estabelecido por norma, que à de 248 HV, mostrando que o fato da junta apresentar dureza baixa, nÃo necessariamente representa que esta nÃo esteja sujeita a um elevado nÃvel de tensÃes residuais. / The aim of this work was to evaluate the behavior of welding residual stress in small size pipes of ASTM A106 Gr. B steel, welded by manual and automatic GTAW processes. It was also evaluated the effect of the welding heat input on residual stress profile, as well as to correlate the results with microstructure and hardness. The residual stress measurement was accomplished through X-ray diffraction, using a minidiffractometer for measurement in field. Metallographics analysis were accomplished in the traverse section of the welded joint, using optic microscopy and scanning electron microscopy. The microhardness profiles in the outer and inner surfaces of pipe were determined. The results showed that the measures of residual stress by X-ray diffraction with minidiffractometer for applications in field was shown quite effective in the residual stress profile determination, however, it is necessary the accomplishment of diffractograms fittings by analytic functions, to determine the correct peak localization, reducing the measures error. The measurements of the axial residual stress accomplished in the outer surface pipes showed that the profile is formed by compressive stresses in the welds region (fusion zone and heat affected zone - HAZ) and for tension stresses in the areas more distant of weld bead. High levels of compressive axial residual stress were observed in the outer surface of small size pipes, located in the welds region, which can represent a critical situation, because the linear behavior of the through-thickness residual stress due to âtourniquetâ effect is consensual and, therefore, indicates the presence of high levels of tension residual stress in the inner surface, especially in the root weld metal and HAZ. The welding heat input of the finish pass caused an intense grain refining and a significant reduction of hardness of the weld metal in the inner surface, exception of 2" diameter sample welded with high heat input. None of the welded samples presented values of hardness above the maximum established for standard, which is 248 HV, showing that the fact of the welded joint to present low hardness, it does not necessarily represent that this is not subject to a high level of residual stress.

Para a certificação de um procedimento de soldagem, quer seja de alta responsabilidade na soldagem de oleodutos e gasodutos em tubulações de aço carbono ou para um uso rotineiro e diário em fábricas e oficinas, deve ser realizada uma análise profunda dos fenômenos ocorridos no material de base (MB), no metal de adição (MA) e na zona afetada pelo calor (ZAC). Por meio desta análise criteriosa na qualificação de um procedimento de soldagem, o procedimento é liberado para ser utilizado, seja qual for o objetivo final da soldagem. Apenas com a Especificação do Procedimento de Soldagem (EPS) qualificada em mãos é possível iniciar os trabalhos de soldagem, e caso esta seja seguida integralmente, o sucesso do processo está a um passo de se concretizar. Para demonstração desta interação existente entre qualificação, análise dos resultados, aprovação dos ensaios e aprovação da especificação, foi desenvolvido este trabalho utilizando o material de base na forma tubular API 5L Gr. B soldado com os processos eletrodo revestido (SMAW) e arame tubular autoprotegido (FCAW-S). Foi utilizada uma junta tubular como exemplo de estudo e qualificação de um procedimento de soldagem baseado na documentação contida na norma da Petrobrás N-2301 e em outros códigos e normas, que regem a qualificação do processo de soldagem utilizado em refinarias e plantas de produção brasileiras. Foram estudados em conjunto os resultados obtidos por meio de ensaios mecânicos, ensaios não destrutivos e microestruturais. Ambas as Especificações dos Procedimentos de Soldagem preliminares (pEPS), estabelecidas antes do início da soldagem dos dois processos de soldagem, foram aprovadas e qualificadas, satisfazendo as características macro e microscópicas, metalúrgicas e mecânicas da junta soldada. / A comprehensive analysis of the phenomena occurring in the base metal (MB), filler metal (FM) and the heat affected zone (HAZ) should be conducted to provide the qualification of the welding procedure, either in high-demand carbon steel oil & gas pipelines or standard factory & workshop daily, usual operation. By means of this thorough welding procedure qualification, the process will be released, whatever the ultimate goal of welding. Only after the welding procedure specification (WPS) is qualified, is possible to start any welding work, and being the norm fully observed, the process is nearly to start successfully. The present work has been elaborated to demonstrate the interaction of qualification, result analysis, tests and specification approval, by applying the following elements: tubular base metal API 5L grade B welded with Shielded Metal Arc Welding process (SMAW) and self-shielded Flux Cored Arc Welding process (FCAW-S). A tubular joint was used as sample for a welding procedure qualification studies based on technical documentation specified on Petrobras N-2301, a Brazilian standard, and any others codes and standards that rule welding qualification on refineries & production plants of this company. The results obtained through mechanical testing, non-destructive testing and microstructure were studied together. Both preliminary welding procedure specifications (pWPS) established before the welding of these two welding processes, have been approved and qualified. The support given by welding qualification record (WQR) allows the joints to be welded in production, and result in reliable weld bead that satisfy the macro & microscopic, metallurgical and mechanical characteristics.

O processo de soldagem por fricção e mistura (FSW) tem despertado grande interesse nos últimos anos e tornou-se uma alternativa para unir materiais de baixa soldabilidade, como as ligas de alumínio das séries 2XXX e 7XXX, as quais são empregadas na estrutura das aeronaves, por possuírem elevada relação resistência/peso. O processo FSW, todavia, causa mudanças microestruturais nos materiais soldados, particularmente na zona misturada (ZM) e nas zonas termicamente (ZTA) ou termomecanicamente (ZTMA) afetadas. Estas mudanças geralmente interferem no desempenho frente à corrosão das ligas soldadas. No presente estudo, a resistência à corrosão das ligas de alumínio 2024-T3 e 7475-T761, unidas pelo processo FSW foi investigada em solução 10 mM de NaCl. Ensaios de visualização em gel ágar-ágar e de imersão associados a técnicas microscópicas foram realizados para investigar o efeito do acoplamento galvânico na corrosão das diferentes regiões da junta soldada. Os resultados do ensaio de visualização em gel mostraram que, quando acopladas, a liga 2024 atua como cátodo e a 7475 como ânodo. Os ensaios de imersão revelaram acoplamento galvânico entre as ligas na zona misturada (ZM). A região mais afetada pela corrosão foi a ZTMA da liga 7475, com corrosão intergranular desde as primeiras horas de imersão. A influência do processo de soldagem na resistência à corrosão das duas ligas de alumínio foi investigada por ensaios eletroquímicos. Os ensaios eletroquímicos adotados foram medidas de potencial de circuito aberto (PCA) em função do tempo de exposição ao meio corrosivo, espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e curvas de polarização potenciodinâmica. Os ensaios de polarização mostraram elevada atividade eletroquímica na zona de mistura indicada pelos altos valores de densidade de corrente em comparação com as demais zonas testadas. Os resultados de EIE globais mostraram que nas primeiras horas de exposição ao eletrólito o processo de corrosão foi predominantemente controlado pela liga 7475; todavia, com o tempo de exposição ao eletrólito, a corrosão passou a ser controlada pela liga 2024. / Friction stir welding (FSW) has roused great interest in recent years and it is now an alternative for joining materials of low weldability, such as the aluminum alloys of the 2XXX and 7XXX series, used in the aircrafts structure due to their high strength /weight ratio. However, FSW causes material microstructural changes, mainly in the stir zone (SZ), the heat affected zone (HAZ) or thermomechanically (TMAZ) affected zones of the materials welded. These generally interfere with the corrosive performance of the welded joint. In the present study, the corrosion resistance of the 2024-T3 and 7475-T761aluminum alloys, joined by FSW was investigated in 10 mM NaCl electrolyte. Agar-agar gel and immersion tests associated with microscopic techniques were performed to investigate the effect of galvanic coupling between the welded materials. Results from this test showed that, when galvanically coupled, the 2024 alloy acts as cathode and the 7475 as anode. Immersion tests revealed galvanic coupling between the alloys in the SZ. The zone most susceptible to corrosion was the TMAZ of the 7475. Intergranular corrosion was observed in this zone since the first hours of immersion. The influence of the welding process on the corrosion resistance of the alloys was also evaluated by electrochemical tests. The electrochemical tests adopted were open circuit potential measurements (OCP) as a function of time of exposure to the electrolyte, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potentiodynamic polarization curves. The polarization tests showed high electrochemical activity in the stir zone indicated by the high current densities measured comparatively to the other tested zones. The global EIS results indicated that in the first few hours of exposure to the electrolyte the corrosion process was predominantly controlled by the 7475 alloy; however, with time of exposure to the electrolyte, the corrosion was controlled by alloy 2024.

Os aços ARBL tem cada vez mais destaque na produção de auto-peças. Os atrativos são elevados limites de escoamento e resistência, resistência química, boa soldabilidade e estampabilidade. Estes atrativos fazem dos aços ARBL itens importantes no desenvolvimento de novos produtos, projetos de redução de custo e melhoria de processos. As inovações tecnológicas e a exigência de produtos cada vez mais robustos em sua aplicação têm levado a indústria a buscar em outros tipos de materiais as propriedades que possam satisfazer as especificações de projetos. O objetivo deste trabalho é entender a microestrutura e o comportamento mecânico da região soldada de dois aços ARBL e compara-los ao aço SAE1010AA visando a produção de aro para rodas de caminhão e ônibus. O processo de soldagem utilizado é conhecido como soldagem por resistência, onde a união das extremidades do blank é feita por aquecimento através de uma diferença de potencial sem adição de material. Os aços ARBL utilizados são o RD480 produzido pela CSN e o S275JR produzido pela CST. As uniões soldadas são caracterizadas por meio de ensaios de tração, tração com entalhe, impacto e avaliação da tenacidade à fratura através de medidas de CTOD. Os resultados obtidos nos ensaios mecânicos e as análises de microetrutura mostraram que os aços ARBL estudados possuem características mecânicas que os tornam ótimas opções na substituição do aço SAE1010AA na produção de aros para rodas sem câmara. Este trabalho teve o apoio da IOCHPE MAXION, divisão de rodas e chassis. / The HSLA steels have been increasingly highlighted in the production of automotive parts. Their attractives are high yield and ultimate strengths, chemical resistance, weldability and formability. These features make the HSLA steels an important item in the development of new products, design for cost reduction and process improvement. The technological innovations and product requirements have lead the industries to seek for new materials with properties that could meet the design specifications. The objective of this work is to understand the microstructure and the mechanical behavior of the weld zone of two types of HSLA steels and compare with the current steel (SAE1010AA) used in the manufature of rim wheels for truck and bus. The welding process used is this study is known as Flash weld, which is commonly used in the manufacture of wheel rims. The chosen HSLA steels are the RD480 (From CSN Inc.) and S275JR (From CST Inc.). The welded joints are characterized by means of notched and unotched tensile tests, impact tests and fracture toughness evaluation through CTOD measurements. The results obtained in mechanical testing and analysis showed that microetrutura studied HSLA steels have mechanical properties that make them great options in replacing steel SAE1010AA in the production of wheel rims to tubeless. This work was supported by IOCHPE-MAXION, division of wheels and chassis.