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Título: Avaliação de técnicas de soldagem MIG/MAG para deposição com arames AWS ERNiCrMo-3 e ER80S-B2 em aço estrutural ASTM A387 Gr.11
Título em inglês: Welding techniques evaluation MIG/MAGdeposition with AWS ERNiCrMo-3 and ER80S-B2 wires on structural steel ASTM A387 Gr.11
Autor(es): Cavalcante, Nathália Escóssio
Orientador(es): Miranda, Hélio Cordeiro de
Palavras-chave: Ciência dos materiais
Soldagem
Data do documento: 19-Fev-2016
Citação: CAVALCANTE, N. E. (2016)
Resumo: O aço ASTM A387 Gr.11 é largamente utilizado na indústria do petróleo e gás em aplicações sob elevadas pressões e temperaturas, como em tambores de coque. Devido ao regime de trabalho, os tambores de coque sofrem uma contínua variação de temperatura ao longo de seu comprimento e, consequentemente, gradientes térmicos e variações de pressão a cada ciclo operacional ocorrem. Como resultado, vários são os problemas que podem surgir, como a fragilização e ataque por hidrogênio e a ocorrência de “bulges”, que são focos preferenciais para o aparecimento de trincas. As medidas comumente adotadas para solucionar o problema das trincas são técnicas de soldagem aplicadas a reparo. No entanto, na execução de grande parte dessas técnicas são encontradas dificuldades operacionais e metalúrgicas que acabam comprometendo o desempenho dos componentes soldados. Assim, este trabalho objetiva o desenvolvimento e avaliação de técnicas para soldagem de reparo, utilizando a dupla camada, em componentes fabricados em aço ASTM A387 Gr.11 que proporcionem boas propriedades mecânicas e microestruturais. A metodologia do presente trabalho foi dividida em etapas. Entre estas etapas destaca-se a aplicação do critério de dureza e de microestrutura, para definição das melhores relações de energia de soldagem, seguida da soldagem e caracterização dos revestimentos. Também foi explorada a influência de fatores de controle como a energia de soldagem e a técnica de tecimento. Foram utilizados dois metais de adição, a liga AWS ERNiCrMo-3 (similar à liga Inconel 625) e o aço baixo carbono AWS ER80S-B2 (similar ao aço ASTM A387 Gr.11) e três misturas gasosas (Ar + 25%He, Ar + 4% CO2 e Ar + 38%He + 4%CO2). A técnica de oscilação e a energia de soldagem mostraram ter influência nas características geométricas dos cordões. A microestrutura encontrada na ZAC dos revestimentos foi composta por bainita e martensita revenida. Nas cinco condições de soldagem de dupla camada apontadas pelos diagramas de decisão foi possível observar um significativo refino de grão bem como redução nos valores de dureza e microdureza em relação às mesmas condições soldadas com simples deposição comprovando a eficácia da técnica da dupla camada. Em três dessas condições, a dureza na ZAC dos revestimentos foi inferior a 237 HV, como requerido pela norma de soldagem N-133 da Petrobras.
Abstract: The ASTM A387 Gr.11 steel is widely used in the oil & gas industry in applications at elevated pressures and temperatures, such as “coke drums”. Due to the work regime, coke drums undergo continuous variation in temperature along its length and thus, the thermal gradients and pressure variations for each operating cycle occurs. As a result, many problems can arise as hydrogen embrittlement and the appearance of "bulges". The bulges are preferred sites for cracking nucleation in coke drums. The actions commonly taken to solve the problems associated to cracking are the repair of cracked area by welding techniques. However, the application of many of these techniques, found operational and metallurgical problems that compromises the performance of welded components. Thus, this work aims to development and evaluation of repair techniques by welding, using the double layer temper bead technique in components made of ASTM A387 Gr.11 steel providing good mechanical and microstructural properties. The methodology of this study was divided into many stages, among them the application of hardness and microstructure evaluation criteria for determining the best welding conditions followed by the welding and characterization of the coatings. The influence of the control factors, such as welding heat input and waving was evaluated. Two filler metals were used: AWS ERNiCrMo-3 Ni based alloy (similar to alloy Inconel 625) and AWS ER80S-B2 low carbon steel (similar to the ASTM A387 Gr.11 steel) and three gas mixtures (Ar + 25% He, Ar + 4 % CO2 and Ar + 38%He + 4%CO2). The waving and welding heat input had influence on geometric features of the weld beads. The microstructure found in the heat affected zone of coatings consisted of bainite and tempered martensite. In the five welding conditions identified by the decision diagram it was found a significant grain refinement and a reduction in hardness values, when compared to the same conditions welded with single deposition proving the effectiveness of the double layer temper bead technique. In three of these conditions, the maximum hardness in the HAZ of the coatings was less than 237 HV, as required by the welding standard N-133 from Petrobras
Descrição: CAVALCANTE, N. E. Avaliação de técnicas de soldagem MIG/MAG para deposição com arames AWS ERNiCrMo-3 e ER80S-B2 em aço estrutural ASTM A387 Gr.11. 2016. 110 f. Dissertação (Mestrado em Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/19007
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