Esta Dissertação abrange a caracterização microestrutural do aço API 5L X65 soldado por feixe de elétrons (EBW) com cinco diferentes aportes térmicos e sem o uso de metal de adição. O aço API 5L X65 pertence à classe de aços ARBL e é empregado na fabricação de oleodutos e gasodutos. As três regiões da solda metal-base (MB), zona termicamente afetada (ZTA) e zona fundida (ZF) foram caracterizadas por microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios X e medidas de microdureza Vickers. As microestruturas encontradas nestas três regiões são bastante distintas. O MB apresenta grãos ferríticos com bandas perlíticas orientadas paralelamente à direção de laminação. Devido à elevada densidade de potência do processo EBW e às elevadas velocidades de soldagem utilizadas, a ZTA é bastante estreita sendo formada por grãos ferríticos finos e bandas perlíticas degeneradas que a diferem do MB. Na interface ZTA/ZF foi possível observar a presença de grãos com morfologia acicular com a presença dos constituintes M-A (martensita-austenita). A ZF apresentou morfologia similar à encontrada em aços microligados soldados: ferrita alotriomórfica, ferrita acicular, ferrita de Widmanstätten, constituintes M-A, além de regiões bainíticas. Na parte central da chapa foi observada a segregação de manganês. A técnica EBW permite a soldagem de tubos com paredes espessas com apenas um passe. Os resultados desta Dissertação são úteis para avaliar a viabilidade técnica do uso de EBW na fabricação de tubos para o transporte de óleo e gás, especialmente em aços mais resistentes (bainíticos). / This Dissertation aims at the microstructural characterization of electron-beam welded (EBW) API 5L X65 steel using five different processing conditions (heat input) and without filler metal addition. The API 5L X65 steel is a high-strength low-alloy (HSLA) steel employed mainly in the manufacture of pipelines for oil and gas. The three regions of the welds, namely the base metal (BM), heat affected zone (HAZ) and fusion zone (FZ) were characterized by light optical microscopy using different chemical etching agents, scanning electron microscopy, X-ray diffraction and Vickers microhardness testing. The microstructures found in the three regions were quite distinct. The BM consists of elongated ferritic grains with pearlite bands oriented along the rolling direction. Due to the high power density provided by EBW, the HAZ is very narrow and consists of ferritic grains and bands of degenerated pearlite. At the HAZ/FZ interface it is possible to observe the presence of grains with acicular morphology and the presence of M-A (martensite- retained austenite) constituents. The FZ showed a morphology similar to that one found in molten microalloyed steels consisting of allotriomorphic ferrite, acicular ferrite, Widmanstätten-like ferrite, M-A constituents, as well as bainite. In the central part of the plate it was observed the presence of Mn-segregation lines along the BM. The electron beam welding was chosen because it produces a relatively small HAZ and it allows the welding of thick-wall tubes in one single pass. The results of this work are useful to evaluate the possibility of using EBW in the manufacture of pipelines for transport of oil and gas, especially in higher grade steels.

O processo de soldagem por resistência de chapas galvanizadas automotivas é parte indispensável na concepção de uma carroceria de automóvel. Utilizado na união das chapas metálicas que formam um veículo, a grande importância deste processo deve-se basicamente ao fato de não agregar peso à carroceria, ter um desempenho satisfatório em relação à qualidade e produtividade nas linhas de montagem e ainda não onerar o custo final do produto, visto que seu custo de operação pode ser considerado baixo de modo geral. As variáveis específicas deste processo demandam atenção permanente quanto aos parâmetros dos equipamentos, a limpeza e a manutenção, a refrigeração dos eletrodos, a dressagem e a eliminação da camada de latão formada na superfície de contato entre o eletrodo e a chapa. A durabilidade e o desgaste do eletrodo estão ligados basicamente a estes cuidados, podendo ainda gerar ganhos em produtividade e qualidade do ponto além de reduzir o nível de problemas durante e após a soldagem da chapa. Durante a realização deste trabalho, procurou-se avaliar o comportamento do eletrodo fabricado através da liga Cu-Zr, o desgaste do eletrodo em relação ao número de pontos soldados, sua relação com a dureza e variação de temperatura durante o processo, os cuidados que podem retardar o desgaste e a microestrutura do material ao longo do número de pontos e do desgaste deste eletrodo. / The resistance welding process of automotive galvanized steel is an indispensable part in the design of a body car. Used in the union of the metal plates that form a vehicle, the great importance of this process is basically due to the fact not add weight to the body, have a satisfactory performance in relation to quality and productivity in assembly lines and still does not burden the final cost the product, the operating cost can be considered low in general. The specific variables this process require constant attention regarding the parameters of the equipment, cleaning and maintenance, cooling the electrodes, the dressing and the elimination of the brass layer formed on the contact surface between the electrode and the plate. The durability and the electrode wear are basically related to such care, and may generate gains in productivity and quality of point and reduce the level of problems during and after welding the plate. During this work, we tried to evaluate the electrode manufactured by Cu-Zr alloy, the electrode wear in relation to the number of welding points, their relationship with the hardness and temperature variation during the process, the care can slow the wear and the microstructure of the material during the number of welding points and the wear of this electrode.

Sabemos que em placas de circuito impresso montadas com tecnologia SMD Surface Mount Device podem ocorrer problemas com a migração eletroquímica. O fenômeno aparece principalmente porque os novos encapsulamentos possuem terminais com espaçamentos muito próximos. A migração eletroquímica pode tornar-se um potencial problema no processo de soldagem eletrônica quando é utilizado a tecnologia Lead Free na montagem das placas. O processo de migração eletroquímica ocorre quando temos metal, isolante e metal, em ambiente de alta umidade e sobre polarização elétrica, o metal deixa a posição inicial em forma de íon e se redeposita sobre o isolante. Em uma placa de circuito impresso, dois terminais adjacentes podem tornar-se eletrodos, dessa forma as dendritas crescem do cátodo para o ânodo. Podem aparecer diferentes morfologias com diferentes elementos envolvidos no processo de migração, dependendo da composição da pasta de solda ou acabamento da placa de circuito impresso. Uma estrutura do tipo pente comb feita sobre laminado FR4 foi utilizada nos experimentos. A distância entre as trilhas foram de 102 e 254 mícrons para simular uma distancia real dos terminais dos dispositivos. Os fatores considerados durante os experimentos foram: A distancia entre os terminais na estrutura (102 ou 254 mícrons), tensão aplicada (2 ou 3 V). Foi observado que a pasta de solda e o acabamento final não influenciam no processo de migração eletroquímica. O Estanho foi o principal metal que migrou. Todos os resultados obtidos nesse estudo concordam com a literatura. / It is well known that in printed circuits boards assembled by SMT technology may occur Electrochemical migration (ECM). This phenomenon appears mainly because the new packaging has the terminals very close. Also the Electrochemical migration may become a potential reliability problem in electronic soldering when lead free technology is used in soldering electronic devices. Electrochemical migration is an electrochemical process where metal on an insulating material, in a humid environment and under an applied electric field, leaves its initial location in ionic form and redeposit. In a PCB two adjacents terminal may behave as electrodes so the dendrites grow from cathode to anode. It can show different morphologies with the different migration elements involved depending on the solder paste composition or PCB surface finishing. A structure with a comb shape printed on FR4 substrate was used in the experiments. The distance between the fingers in the structure was 102 or 254 microns, in order to simulate a real distance between dispositive terminals. The factors considered during the experiments were surface finishing (ENIG or HASL), solder paste composition, distance between terminals (102 or 254 microns) and applied voltage (2 or 3 V). It was observed that the solder paste and the surface finishing dont influence the ECM process. Tin was the main metal that migrates. All the results obtained in these study agrees with the literature.

Os aços para tubos API 5L X80 são aços de alta resistência e baixa liga (ARBL) usados na fabricação de tubos para o transporte de gás e petróleo conduzidos através de dutos. Os tubos API 5L X80 se caracterizam por terem excelentes propriedades mecânicas como resistência à tração, tenacidade, ductilidade e resistência à corrosão, além de boa soldabilidade. Estes tubos trazem muitos benefícios como, por exemplo, o fator econômico já que ao ter boa resistência mecânica estes tubos podem ser fabricados com espessuras de parede menores. Estas reduções nas espessuras diminuem os custos de transporte, construção, soldagem e instalação. Além disso, estes tubos podem ser fabricados com grandes diâmetros, permitindo o transporte de grandes quantidades de fluidos a elevadas pressões e vazões. A tenacidade confere ao material a propriedade de ser resistente à fratura frágil, uma vez que estes tubos em sua maioria trabalham em condições ambientais severas. O objetivo deste trabalho é simular fisicamente e estudar as propriedades mecânicas de regiões da zona afetada pelo calor (ZAC) produzidas por diferentes ciclos térmicos, que ocorrem quando o tubo é fabricado e o duto montado. A ideia foi estudar a ZAC produzida no tubo fabricado pelo processo UOE (solda longitudinal) e a solda feita no campo quando o tubo é montado (solda circunferencial) além da ZAC na intersecção entre a soldagem longitudinal e circunferencial. Foram usinados corpos-de-prova nas orientações L-T e T-L e com o cordão de solda longitudinal do tubo no centro. Estes corpos-de-prova foram submetidos a quatro ciclos térmicos únicos com temperaturas máximas de 650, 800, 950 e 1300 °C e ciclos térmicos multipasse 950-800 e 950-800- 650 °C. Estes corpos-de-prova foram submetidos a diferentes ensaios e caracterizações. Foram feitos ensaios de impacto a 0 °C, as superfícies fraturadas foram analisadas no MEV e mediu-se a expansão lateral produzida pelo ensaio de impacto. Mediu-se a dureza da microestrutura por meio do ensaio Vickers com 300g de carga. A microestrutura da ZAC foi caracterizada por microscopia óptica, com ataque convencional e ataque colorido Klemm, e microscopia eletrônica de varredura. Metalografia quantitativa foi usada para obter a quantidade de perlita na matriz dos corpos-de-prova. A trajetória da fratura na microestrutura dos corpos-de-prova simulados, provocada pelo ensaio Charpy, foi analisada com microscopia óptica e eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que as energias absorvidas no ensaio de impacto pelos corpos-de-prova simulados cumprem com os requisitos exigidos pela norma API 5L para o metal base sem simulação e que as microestruturas observadas variam segundo o tipo de ciclo térmico aplicado a cada posição do tubo. / API 5L Grade X80 steel are high strength low alloy steels (HSLA) used in the manufacture of pipes for transporting oil and gas by pipelines. API 5L X80 pipes are characterized by having excellent mechanical properties such as tensile strength, toughness, ductility, corrosion resistance, and good weldability. These pipes bring many benefits, for example, the economic factor related to the good mechanical strength of these tubes which can be produced with smaller wall thicknesses. This reduction in thickness lowers costs for transportation, construction, welding and installation. In addition, these tubes can be fabricated with large diameters, allowing the transport of large amounts of fluids at high pressures and flow rates. The toughness gives, to this material, the characteristic of being resistant to brittle fracture, since these tubes mostly work in aggressive environmental conditions. The objective of this work is to physically simulate and study the mechanical properties of regions of the heat affected zone (HAZ) produced by different thermal cycles, which occur when the duct pipe is manufactured and assembled. The idea was to study the HAZ produced in the pipe manufactured by the UOE process (longitudinal weld) and the welding done in the field when the tube is mounted (HAZ beyond the intersection between the longitudinal and circumferential welding). Charpy V samples were machined in the L-T and T-L orientations and in the longitudinal weld in the center of the tube. These samples were subjected to single thermal cycles with maximum temperatures of 650, 800, 950 and 1300°C and multipass thermal cycling with maximum temperatures of 950-800 and 950-800-650°C. The samples were subjected to different tests and characterizations. Impact tests were made at 0°C, measured the lateral expansion produced and the surface fracture were examined under SEM. Vickers 300g microhardness was also measured in the simulated HAZ region. The microstructure of the HAZ was characterized by optical microscopy with conventional etching and Klemm colorful etching, and scanning electron microscopy. Quantitative metallography was used to obtain the amount of pearlite in the matrix of samples. The Charpy V fracture propagation path trajectory in the simulated microstructure was analyzed with optical microscopy and scanning electron microscopy. The results showed that the Charpy V absorbed energy by the simulated samples complies with the requirements of the API 5L standard for the base metal without simulation and the HAZ observed microstructures vary according to the thermal cycle type applied to each tube position.

O uso de aços de alta resistência mecânica vem crescendo significativamente, principalmente em situações onde é necessário um material com grande limite elástico para a conformação a frio e boa soldabilidade. Nessas aplicações, a elevada resistência reduz o peso e/ou aumenta a carga que pode ser suportada pelas estruturas produzidas. A introdução dos aços fabricados por processamento termomecânico controlado (TMCP) demandou maiores propriedades mecânicas e metalúrgicas das juntas soldadas sobre eles produzidas. Em função desses fatores, a energia de soldagem é estritamente limitada, e para evitar uma eventual redução da resistência mecânica da zona afetada pelo calor (ZAC), é necessário testar os procedimentos de soldagem próximos daqueles que serão usados na estrutura real. O objetivo deste estudo é obter dados detalhados referentes à eficiência mecânica de juntas soldadas por MAG e com diferentes energias, sobre perfis tubulares quadrados em aço TMCP, formando um conjunto soldado coluna/viga. Seis energias de soldagem e dois metais de adição foram utilizados (AWS ER80S-G e AWS ER120S-G), o primeiro somente com as soldas posicionadas em todo o contorno do perfil, e o segundo com soldas em todo o contorno, transversais e longitudinais em relação à direção de aplicação da carga. Vinte e quatro estruturas foram soldadas, instrumentadas e submetidas à flexão. Comparando as juntas soldadas com mesma energia, observou-se maior resistência à flexão nas soldas longitudinais e em todo contorno, e valores inferiores para soldas transversais. Além disso, pôde ser constatado que 1,2 kJ/mm de energia de soldagem deu os melhores resultados para as juntas soldadas com ambos os consumíveis, uma vez que até esse valor a área da seção resistente das juntas soldadas aumentou significativamente. O uso de energias mais elevadas não foi eficaz para aumentar a resistência à flexão das juntas soldadas ora investigadas, pois o efeito da energia de soldagem sobre a redução da dureza e, consequentemente, resistência mecânica da ZAC, aparentemente se sobrepõe ao aumento da área da seção resistente da junta soldada. / The use of high strength steels is growing significantly, especially in situations where it is necessary a material with high strength for cold forming and good weldability. In these applications, the high strength decreases the weight and/or increases the load that can be supported by the structures produced. The introduction of steels made by thermomechanical controlled processing (TMCP) demanded higher mechanical and metallurgical properties of the welded joints produced on them. Given these factors, the heat input is strictly limited, and to avoid any reduction in the mechanical strength of the heat affected zone (HAZ), it is required to test welding procedures close to those that will be used in the actual structure. The aim of this study is to obtain detailed data on the mechanical efficiency of welded joints with GMAW and different heat inputs, on square tubular profiles in TMCP steel, disposed as a column/beam weldment. Six different heat inputs and two filler metals were used (AWS ER80S-G and AWS ER120S-G), the first one with the welds located around the profile contour, and the second one with welds all around the profile, transverse and longitudinal to the axis of the weld bead. Twenty-four welded structures were instrumented and subjected to bending. Comparing the welded joints with the same heat input, it can be noticed that higher bending strength is obtained from all-around contour and longitudinal welds, and lower values for the transverse welds. Moreover, it could be seen of 1.2 kJ/mm heat input gave optimum results to the welded joints with both consumables, since up to this value the area of the resistant section of welded joints increased significantly. The use of higher heat inputs was not effective to increase the bending strength of the welded joints herein investigated, since the effect of heat input on the reduction of the hardness and, consequently, mechanical strength of the HAZ, apparently overrides the increase in the area of the resistant section of the welded joint.

O presente trabalho objetiva estudar a eficiência térmica do arco elétrico e de fusão para o processo de soldagem MAG, do inglês Metal Active Gas, em diferentes geometrias de juntas soldadas. As soldas foram feitas inicialmente em um calorímetro de fluxo contínuo de água, seguidas de deposição de cordão sobre chapa e soldagem de juntas em ângulo “T”, sempre em aço carbono. A metodologia de projeto de experimentos Box-Behnken foi empregada para a avaliação da influência da variação dos parâmetros de soldagem (tensão, velocidade de alimentação do eletrodo e velocidade de soldagem) nas eficiências, dentro do modo de transferência metálica por curto circuito. Diferentes equações propostas na literatura para o cálculo da eficiência de fusão são comparadas. Para a adequada aquisição da eficiência térmica pelo calorímetro, preliminarmente é avaliada a influência da vazão de água e da geometria na entrada de um calorímetro de fluxo contínuo sobre a eficiência térmica do arco. O procedimento experimental consiste em testar diferentes vazões de água e três configurações geométricas na região de entrada de água no calorímetro: com rolha reta, com difusor cônico e com obstáculo. Os experimentos foram planejados e os resultados avaliados com base na análise de variância estatística de um único fator, no caso, a vazão de água na entrada do calorímetro. A maior eficiência térmica média de 80,5% foi obtida para a vazão de 4 l/min, com baixo erro estatístico, utilizando rolha de entrada com geometria de difusor cônico. O modelo em que o fluxo entra diretamente no tubo apresentou todos os valores de eficiência térmica do arco com pequeno decréscimo numérico se comparados com o difusor cônico, enquanto a rolha com obstáculo apresentou elevado erro estatístico. Com base nos resultados descritos, a eficiência térmica do arco elétrico foi avaliada com a vazão de 4 l/min para o projeto de experimentos Box-Behnken, os valores obtidos estão na faixa de 72 a 82% conforme a combinação dos parâmetros de soldagem. A velocidade de soldagem e a tensão do arco se mostraram como os parâmetros de maior influência na eficiência térmica do arco. Os resultados relativos à eficiência de fusão indicam maiores valores nas soldas realizadas no calorímetro e por simples deposição sobre chapa. A junta T apresentou os menores valores de eficiência de fusão e de diluição para todos os casos. O parâmetro de maior influência na eficiência de fusão foi a corrente de soldagem. / The main aim of the present work is to study arc thermal efficiency and fusion efficiency to Gas Metal Arc Welding – GMAW, using different joint geometries. At first, the welds were performed in a continuous water flow calorimeter, followed by bead on plate and T – joint deposits. The Box-Behken design of experiments methodology was used to analyze the effect of welding parameters (arc voltage, wire feed speed and welding speed) on the efficiencies, when using short circuit metal transfer. The results of the fusion efficiency calculation were compared using different equations found in the literature. To correctly evaluate the thermal efficiency, it was necessary to analyze the influence of water flow rate and calorimeter inlet geometry. The experimental procedure consists of varying water flow rate and testing three different calorimeter inlet seal geometries: straight seal, conical diffuser seal and seal with water flux obstacle. The experiments were designed and the results evaluated based in a one-factor statistical analysis of variance, in this case the inlet calorimeter water flow. The highest average thermal efficiency is 80.5% to water flow of 4 l/min, with a low statistical error, using the conical diffuser seal inlet geometry. The inlet with straight seal model shown all the arc thermal efficiency values with slightly lower numerical values compared with conical diffuser, while the seal with flux obstacle exhibited high statistical error. Based on these results, the arc thermal efficiency was evaluated using 4 l/min water flow to the Box-Behnken Design, resulting values in the 72 to 82% range, depending on the welding parameters. The welding speed and arc voltage were the parameters that significantly affect arc thermal efficiency. The fusion efficiency results of the welds performed on the calorimeter and bead on plate were. The welds performed in T joints exhibit lowest fusion efficiency and dilution to each welding parameters combination tested. The fusion efficiency is strongly affected by the welding current.

Os processos de união por soldagem entre peças e componentes metálicos são indispensáveis para nossa realidade tecnológica. O processo de soldagem por fricção com pino consumível conhecido como FHPP (Friction Hydro Pillar Processing) é um processo desenvolvido recentemente que ocorre no estado sólido através da fricção entre dois materiais e, com isso, reúne algumas vantagens sobre os processos convencionais de soldagem por fusão. Esta técnica apresenta grande potencial de aplicação na indústria de óleo e gás visando reparos de trincas e descontinuidades em equipamentos e estruturas de aços em geral. Apesar do grande potencial desta técnica, o estudo sobre a sua aplicação para produzir juntas com materiais dissimilares ainda é escasso se comparado com outras técnicas de soldagem. Desta forma, este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento e a análise de juntas soldadas utilizando pinos com adição de níquel em chapas de aço com manganês, visando determinar a combinação entre material de pino e parâmetros de soldagem que forneça a junta com melhores características mecânicas e metalúrgicas. Os parâmetros de soldagem que variaram foram: velocidade de rotação e a força axial. Os materiais utilizados nos conjuntos soldados foram chapas de aço ao manganês, classificadas comercialmente como ASTM A516 grau 70, e barras de aço baixo carbono com adição de 3, 6 e 9% de níquel. A análise realizada sobre as juntas abrangeu a caracterização da microestrutura e das propriedades de dureza das regiões específicas da solda além dos ensaios mecânicos de dobramento, tração com micro-amostras e de tenacidade à fratura através do parâmetro CTOD. Todas as soldas tiveram bom preenchimento, porém alguns materiais de pino não proporcionaram boa ductilidade durante o dobramento. As falhas ocorridas durante o dobramento juntamente com os estudos da tenacidade à fratura na zona de ligação mostraram que o acúmulo de inclusões nesta região representa degradação das propriedades mecânicas localmente. Os ensaios de tração com micro-amostras indicam aumento da resistência mecânica na região do material depositado do pino e os valores de CTOD no material termomecânicamente afetado são significativamente maiores do que na zona de ligação, porém não alcançam os valores obtidos nos materiais como não processados. / The processes of union by welding between parts and metallic components are indispensable for our technological reality. The Friction Hydro Pillar Processing (FHPP) process is a newly developed process that occurs in the solid state through friction between two materials and thus has some advantages over conventional fusion welding processes. This technique presents great potential of application in the oil and gas industry aiming repairs of cracks and discontinuities in equipment and steel structures in general. Despite the great potential of this technique, the study of its application to produce joints with dissimilar materials is still scarce compared to other welding techniques. The aim of this work is the development and analysis of welded joints using rod with nickel addition in steel sheets with manganese, in order to determine the combination of rod material and welding parameters that provides the joint with better mechanical and metallurgical characteristics. The welding parameters that varied were: speed of rotation and axial force. The materials used in the welded assemblies were manganese steel plates, commercially classified as ASTM A516 grade 70, and low carbon steel with addition of 3, 6 and 9% nickel. The analysis of the joints included the characterization of the microstructure and the hardness properties of the specific regions of the weld in addition to the bend test, micro-tensile test and fracture toughness through the parameter CTOD. All welds were well filled, however, some rod materials did not provide good ductility during bend test. The failures during folding together with the fracture toughness studies in the bonding zone showed that the accumulation of inclusions in this region represents degradation of the mechanical properties locally. The micro-tensile test indicate increased mechanical strength in the region of the deposited material of the rod and the values of CTOD in the thermomechanically affected material are significantly higher than in the bonding zone, but do not reach the values obtained in the unprocessed material.

A aplicação de aços de alta resistência está fortemente difundida na indústria mecânica, principalmente em aplicações onde a redução de peso é importante, como por exemplo, a indústria de implementos rodoviários e maquinários agrícolas. Esta dissertação visa analisar a influência de diferentes aportes térmicos no comportamento microestrutural e mecânico de juntas soldadas através do processo MAG de modo a obter juntas com propriedades otimizadas. Para este estudo foram utilizadas chapas metálicas com espessura de 3 mm do aço de alta resistência e baixa liga USI LNE700. Os parâmetros nominais de energia de soldagem foram variados de acordo com os valores descritos pelo fornecedor SSAB. O processo de soldagem foi realizado com o auxílio de um sistema robotizado para manter a homogeneidade ao longo da junta, distância e posicionamento correto no comprimento total da junta soldada. Os ensaios para verificação do comportamento microestrutural e mecânico foram realizados com auxílio de microscopia ótica, perfis de microdureza e ensaios de tração. Buscaram-se utilizar aportes térmicos reduzidos para minimizar os efeitos de revenimento da martensita presente no metal de base, um dos principais responsáveis pela redução das propriedades mecânicas da junta soldada. Os resultados não mostraram significativa variações na microestrutura e propriedades de tração do material, porém o preenchimento da junta soldada formada apresenta um comportamento diretamente proporcional à energia de soldagem. / The application of high strength steels is strongly diffused in the engineering industry, especially in applications where weight reduction is important, such as the industry of agricultural machines and trailers industry. This investigation aims to analyze the influence of different heat inputs on microstructural and mechanical behavior of joint welded by GMAW in order to obtain joints with optimized properties. Sheet metal with a thickness of 3 mm high strength low alloy steel LNE700 (supplier Usiminas) were used. The welding energy was varied around the nominal value informed by the steel supplier SSAB for this study. The welding process was made using robotic system to maintain homogeneity along the joint, right distance and position during the total weld joint length. The microstructural and mechanical behaviors were performed with the optical microscope, microhardness profile and traction test. We attempted to use lower heat inputs to minimize the effects of tempering of martensite present in the base metal, a major contributor to the reduction of the mechanical properties of the welded joint. The results did not show significant microestructural and tensile properties variation, however, when the welding energy is increased, the welded joint penetration formed was increased as well.

Este estudo tem por objetivo avaliar a possibilidade de confeccionar juntas soldadas pelo processo de soldagem por fricção com pino consumível (Friction Hydro Pillar Processing), em aço classificado como grau R4 de acordo com a norma IAC W22. As juntas soldadas foram produzidas com três diferentes forças axiais: 30 kN, 45 kN e 60 kN, e após a soldagem, submetidos a três diferentes tempos de tratamento térmico de revenimento: uma hora, duas horas e quatro horas, na temperatura de 650 C. A microestrutura predominantemente martensítica resultante destes processos, foi caracterizada através de microscopia óptica, e de um mapeamento de microdureza Vickers. As soldas tiveram suas zonas afetadas pelo processo mensuradas através do software de análise de imagens ImageJ, sendo observadas maiores zonas para menores forças axiais empregadas. Caracterizou-se ainda, o nível de tensões residuais oriundos do processo de soldagem através do método de difração de nêutrons, para uma solda produzida com força axial de 45 kN, em duas diferentes condições, no estado de como soldado e com revenimento de quatro horas após a soldagem. Com os resultados obtidos neste trabalho pode-se concluir que as juntas soldadas com a força de 60 kN apresentaram a melhor combinação de propriedades avaliadas, que são, um menor tamanho de zonas afetadas pelo processo, e manteve um bom nível de dureza mesmo após o revenimento. Todas as juntas soldadas apresentaram uma ótima união metalúrgica, e os diferentes tempos de tratamento térmico empregados promoveram alterações microestruturais e nas propriedades do material já esperadas para o tratamento térmico de revenimento. / The aim of this study is to evaluate the possibility of making joints welded by Friction Hydro Pillar Processing, in steel grade R4 according to IAC W22. The repairs were produced with three different axial forces: 30 kN, 45 kN and 60 kN, and after welding, subjected to three different tempering heat treatment times: one hour, two hours and four hours, at a temperature of 650 C. The predominantly martensitic microstructure resulting from these processes was characterized by optical microscopy and a Vickers microhardness mapping. The welds had their zones affected by the process measured through the ImageJ image analysis software, with larger zones being observed for smaller axial forces employed. It was also characterized the level of residual stresses from the welding process, through the neutron diffraction method, for a weld produced with axial force of 45 kN, in two different conditions, as welded and annealing for four hours after welding. With the results obtained in this work it can be concluded that the welded joints with the force of 60 kN presented the best combination of evaluated properties, which are, a smaller size of zones affected by the process, and maintained a good level of hardness even after the annealing. All the welded joints presented an excellent metallurgical bonding, and the different times of thermal treatment employed promoted microstructural changes and in the properties of the material already expected for the heat treatment of annealing.

As amarras de correntes de aço para aplicação naval utilizadas na indústria de óleo e gás são fabricadas para atender elevadas exigências operacionais. Com a prospecção de petróleo em águas profundas e ultraprofundas o conhecimento de suas propriedades torna-se relevante. Frente a essa necessidade foi realizado o estudo das propriedades mecânicas e metalúrgicas de um elo de corrente de amarra naval na indústria do petróleo proveniente de operação. Esse estudo teve como objetivo principal identificar e avaliar as propriedades mecânicas e metalúrgicas das regiões resultante do processo de soldagem por centelhamento frente ao material de base. Como objetivo secundário foi classificado o material de acordo com algumas propriedades mecânicas recomendadas pela IACS UR W22. Para isso foram realizados ensaios de tração, microdureza, tenacidade ao impacto Charpy e à fratura CTOD, com avaliações metalúrgicas no material de base e região de união por centelhamento. Como resultado foi verificado que o processo de soldagem por centelhamento produziu zonas de extensões reduzidas e com menores valores de tenacidade à fratura e ao impacto. O processo de centelhamento produziu união com espessura de 0,375 mm, com uma zona de solda revelada por ataque químico e duas zonas afetadas pelo calor caracterizadas apenas por perfil de microdureza, com 0,150 mm e 0,300 mm, respectivamente. Os menores valores de tenacidade ao impacto Charpy e à fratura CTOD foram medidos nos corpos de prova posicionados na zona afetada pelo calor. Os resultados obtidos em todos os ensaios foram comparados com as recomendações técnicas IACS UR W22, onde caracterizou o elo como grau R4. / Mooring chains of offshore systems anchors are design to be used under extreme environment operation. New fields of exploration have been operated in deep water and ultra-deep water, wherefore, require more knowledge of the mechanical and metallurgical properties. Hence a study of a studless link of offshore chain from the operating service component was carried out. The main goal of this work was to determine and evaluate the properties of the base material and the zones produced by Flash Butt Welding Process. Furthermore, the material was characterized by the IACS UR W22 standard recommendation. In this study tests of tensile test, microhardness, Charpy and CTOD toughness, mechanical and metallurgical evaluation were performed in the base material and welding zones. The results showed small welding zones with reduced impact and fracture toughness. The lowest values were seen in specimens from the heat affect zone. The weld zone thickness observed by chemical etching extend 0,375 mm and the microhardness profile indicated a Heat Affected Zone (HAZ) with 0,150 and 0,300 mm. The lowest Charpy and CTOD toughness tests were measured in the HAZ specimens. These results were compared with IACS UR W22 standard recommendation and the link chain was characterized as R4 grade.