Fissuração em solda por hidrogênio

Páginas: 22 (5438 palavras) Publicado: 23 de outubro de 2013
I - INTRODUÇÃO
Problemas de fissuração em soldas resultam, principalmente, dos altos
gradientes térmicos e velocidades de resfriamento impostos à peça durante a
soldagem, que produzem tensões residuais elevadas e microestruturas
desfavoráveis. Estas características, aliadas à presença de descontinuidades,
formadas durante o processo e que atuam como concentradores de tensão,
criamcondições favoráveis ao aparecimento e propagação de trincas. Em aços
estruturais, trincas podem se desenvolver por vários mecanismos, destacandose a fissuração pelo hidrogênio. Este trabalho se insere numa pesquisa que
pretende simular este processo num aço estrutural de alta resistência e baixa
liga da classe API X 80 ligado ao boro, fabricado pela Usiminas, através de
ensaios de fratura sobcarregamento sustentado, em corpos de prova
fragilizados por hidrogênio introduzido no material por carregamento catódico.

Este trabalho de iniciação científica constou de três partes:
 Simulação de microestrutura de ZTA de aço estrutural;
 Carregamento de hidrogênio e
 Montagem do sistema de aplicação de carregamento sustentado e medição
de propagação de trinca.

II - SIMULAÇÃO DEMICROESTRUTURAS

DE ZTA DE AÇO ESTRUTURAL
1 - INTRODUÇÃO

Para a preparação dos corpos de prova, foi desenvolvida uma técnica de
simulação, através de tratamentos térmicos com um leito de resfriamento
controlado, de microestruturas comumente observadas na Zona Termicamente
Afetada (ZTA) deste aço em condições similares às obtidas na soldagem.
Tomou-se, como padrão, as microestruturas de doiscordões de solda
correspondentes a condições de baixo e elevado aporte de energia. Através de
análise metalográfica, constatou-se, no primeiro caso, a presença de
martensita

(prevalente) e bainita. No segundo caso, observou-se bainita e

maior tamanho de grão austenítico que o metal de base. Testes diversos foram
executados variando-se a temperatura de austenitização e as condições deresfriamento. Comparando as duas microestruturas da ZTAs com as obtidas
em cada tratamento térmico, foi possível chegar a microestruturas e
microdurezas razoavelmente semelhantes às das respectivas ZTAs.

2 - METODOLOGIA

Material:

Aço ARBL (alta resistência e baixa liga) da série API X 80 ligado ao boro
fabricado pela USIMINAS, empregado na indústria petrolífera.

Duas ZTAs diferentesforam obtidas através de dois processos de soldagem processo TIG, utilizado para a obtenção de uma solda de baixa aporte térmico;
processo MIG, utilizado para a obtenção de uma solda de alto aporte térmico.
As duas soldas foram submetidas a uma preparação para análise metalográfica
(cortadas, lixadas, polidas e atacadas com NITAL 2% ) e microestruturas e
microdureza da ZTA foram determinadas. Para a obtenção de duas microestruturas e microdurezas semelhantes às das
ZTAs obtidas nas soldagens, foram realizados diferentes tratamentos térmicos
no mesmo tipo de aço usado no processo de soldagem. Estes tiveram suas
microestruturas e microdurezas avaliadas, até que obteve-se condições
semelhantes às das duas ZTA. O tratamento térmico foi realizado em um leito
de resfriamento comvelocidade controlada (RODRIGUES - 1997).

3 - CONDIÇÕES DE SOLDAGEM

A condição de alto aporte térmico foi obtida através do processo MIG
 gás

Ar - 25% CO

2

 v = 25 cm/ min
 V = 32V
 I = 300A
 aporte = 2,3 KJ/mm

A condição de baixo aporte térmico foi obtida através do processo TIG
 gás

Ar puro

 v = 25 cm/ min
 V = 12 V
 I = 240 A
 aporte = 0,7 KJ/mm

Asduas ZTAs foram submetidas a análise metalográfica, tendo apresentado as
seguintes características:

ZTA (MIG): microestrutura bainítica , 315 Hv de dureza (fig. 1)
ZTA (TIG): microestrutura martensítica, 415 Hv de dureza (fig. 2)

Figura 1 - ZTA de alto aporte térmico

Figura 2 - ZTA de baixo aporte térmico

4 - TRATAMENTO TÉRMICO

Para a obtenção de dois aços com microestruturas e...
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