controle de deformações

Curso de Inspetor de SoldagemControle das Deformações

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Inspetor de Soldagem – Controle de Deformações

SUMÁRIO

1. Introdução;

2. Fenômeno de deformação;

3. Causas da deformação;

4. Tipos de deformação;

5. Métodos de controle e prevenção

6. Métodos corretivos

FENÔMENO DE DEFORMAÇÃO

FENÔMENO DE DEFORMAÇÃO

Os equipamentos e estruturas são projetados para serviços,

dimensões e tolerâncias específicas.

A menos que a deformação seja prevista e controlada, as dimensões

requeridas podem não ser obtidas, as premissas de projeto podem ser

invalidadas, e a aparência do produto pode ser afetada.

FENÔMENO DE DEFORMAÇÃO

ANALOGIA COM A BARRA AQUECIDA

estado inicial (neutro)estado final (trativo)

FENÔMENO DE DEFORMAÇÃO

ANALOGIA COM A BARRA AQUECIDA

Desenvolvimento de tensõesresiduais longitudinais durante a soldagem

FENÔMENO DE DEFORMAÇÃO

REPARTIÇÃO TÉRMICA & CICLO TÉRMICO

Exemplo para o aço carbono

FENÔMENO DE DEFORMAÇÃO

TENSÕES CAUSADAS POR SOLDAGEM

CAUSAS DA DEFORMAÇÃO

CAUSAS DA DEFORMAÇÃO

ALGUMAS CONSIDERAÇÕES ...

Vários fatores contribuem para a deformação durante a soldagem, e

o mais importante é o aquecimento não uniforme da junta

O dimensionamento (“cálculo”) das deformações ocorridas durante

a

soldagem é complexo devido ao grande número de fatores envolvidos

(quantidade de energia fornecida, propriedades dos materiais, nível de

restrição, etc)

.

CAUSAS DA

DEFORMA

ÇÃO

ENERGIA DE SOLD

AGEM

A energia de soldagem é influenciada pela temperatur

a de

preaquecimento

Energia de Soldagem Aquecimento do

MB adjacente

Deformação

CAUSAS DA DEFORMAÇÃO

GRAU DE RESTRIÇÃO

Quando há o impedimento p/ deformação

Tensões internas são aliviadas por deformação

tensões internas

Possibilidade de Deformação

Possibilidade de Trincas

Grau de Restrição Nível das Tensões Internas

Deformação

CAUSAS DA

DEFORMAÇÃO

TENSÕES INTERNAS

Podem estar presentes antes da fabricação

(soldagem) em virtude do processo de fabricação

(laminação, dobramento, etc);

O “calor da soldagem” pode promover o alívio Tensões residuais

das tensões internas (parcial ou total);

A deformação final é resultado da combinação

das tensões internas;

desenvolvidas junto àsuperfície de uma peça sendo

esmerilhada

Região aquecida

Região plastificada

Deformação

CAUSAS DA DEFORMAÇÃO

PROPRIEDADE DOS MATERIAIS

Variação das propriedades com a temperatura

CAUSAS DA DEFORMAÇÃO

PROPRIEDADE DOS MATERIAIS

a) Coeficiente de dilatação térmica

Coef dil

térmicaAço Inoxidável > Aço Carbono

Deformação

Aço Inoxidável > Aço Carbono

Equação para a determinação da variação de comprimento

CAUSAS DA DEFORMAÇÃO

PROPRIEDADE DOS MATERIAIS

b) Condutividade térmica

Condutivida

de Térmica

Aço Inox / ligas de Ni << Al e Cu

Deformação

Aço Inox / ligas de Ni >> Al e Cu

CAUSAS DA DEFORMAÇÃO

PROPRIEDADE DOS MATERIAIS

c) Tensão de escoamento

Curva tensão deformação e as etapas de deformação do corpo-de-prova.

CAUSAS DA DEFORMAÇÃO

PROPRIEDADE DOS MATERIAIS

c) Tensão de escoamento

Tensão de escoamento

Nível das tensões

σ

εplast

εelast

Deformação

ε(%)

CAUSAS DA DEFORMAÇÃO

PROPRIEDADE DOS MATERIAIS

d) Módulo de elasticidade

Módulo de elasticidade

Rigidez Deformação

CAUSAS DA DEFORMAÇÃO

PROPRIEDADE DOS MATERIAIS

Resumo

Deformação Módulo de elasticidade

Tensão de escoamento

Coef dil

térmicaCondutividade

Térmica

Nota: Valores relativos de propriedades de metais (aço carbono = 1)

TIPOS DE DEFORMAÇÃO

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TIPOS DE DEFORMAÇÕES

Contração transversal

Contração longitudinal(a)

Deformação angular

(c)

Empenamento (b)

(d)

Direção

Longitudinal

Direção Transversal

(a) e (b) Contração longitudinal e transversal; (c) Deformação angular; e (d) Empenamento.

Direção Longitudinal

TIPOS DE DEFORMAÇÕES

Direção Transversal

TIPOS DE DEFORMAÇÕES

CONTRAÇÃO TRANSVERSAL

↑ Seção transversal da zona fundida

Fatores de influência

↑ contração transversal

grau de restrições ( ↑grau de restrição; ↓ CT)

extensão da curva de repartição térmica

martelamento ( ↑martelamento; ↓ CT)

OBS.: Desprezível para solda em ângulo

( ↑ repartição térmica; ↑ CT)

TIPOS DE DEFORMAÇÕES

CONTRAÇÃO TRANSVERSAL

Contração transversal de juntas de topo soldadas a arco elétrico

TIPOS DE DEFORMAÇÕES

CONTRAÇÃO LONGITUDINAL

Depende da relação entre seção transversal da zona fundida e

seção restante da peça.

Fatores de influência

grau de restrições ( ↑grau de restrição; ↓ CT)

extensão da curva de repartição térmica

martelamento ( ↑martelamento; ↓ CT)

( ↑ repartição térmica; ↑ CT)

TIPOS DE DEFORMAÇÕES

CONTRAÇÃO LONGITUDINAL

Inspetor de Soldagem – Controle de Deformações

TIPOS DE DEFORMAÇÕES

DEFORMAÇÃO ANGULAR

“Causada, principalmente, pela disposição irregular da zona

plastificada em relação à linha neutra da peça ”

Inspetor de Soldagem – Controle de Deformações

TIPOS DE DEFORMAÇÕES

DEFORMAÇÃO ANGULAR

Quando há soldas com tamanhos e distâncias diferentes deve-se

equilibrar os esforços em função da linha neutra

Como ?

Soldar primeiramente os cordões próximos à linha neutra;

Dispor os maiores cordões próximos à linha neutra;

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EMPENAMENT

O

TIPOS DE DEFORMAÇÕES

“Resultado da flambagem da peça em virtude da contração

longitudinal”.

Flambagem de uma coluna Empenamento na peça

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MÉTODOS DE CONTROLE E PREVENÇÃO

PREVENÇÃO E CONTROLE DA

DEFORMAÇÃO

EVITAR SOLDAGEM EXCESSIVA

abertura de raiz x ângulo do chanfro

evitar reforço excessivo

PREVENÇÃO E CONTROLE DA

DEFORMAÇÃO

USAR CHANFROS DUPLOS

Volume (chanfro X) ~ 0,5 Volume (chanfro V)

Minimizar o volume de MS;

Equilibrar os esforços de contração.

PREVENÇÃO E CONTROLE DA

DEFORMAÇÃO

USAR SOLDAS INTERMITENTES

Minimizar o volume de metal de solda;

Não permite a estanqueidade da junta.

PREVENÇÃO E CONTROLE DA DEFORMAÇÃO

MENOR NÚMERO POSSÍVEL DE PASSES

Controle das Deforma ções Metalurgia

↑ nº passes ↑ deformação ↑ nº passes refino de grão

(efeito acumulativo das ↓ nº passes ↑ possibilidade

deformações)

↓ nº passes ↓ deformação

de trinca a quente / maior ZTA

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PREVENÇÃO E CONTROLE DA

DEFORMAÇÃO

POSICIONAR SOLDAS PRÓXIMAS À LINHA NEUTRA

Linha neutra

Inspetor de Soldagem – Controle de Deformações

PREVENÇÃO E CONTROLE DA

DEFORMAÇÃO

BALANCEAR AS SOLDAS EM TORNO DA LINHA NEUTRA

BOM

RUIM

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PREVENÇÃO E CONTROLE DA

DEFORMAÇÃO

UTILIZAR SOLDAGEM COM PASSE A RÉ

Progressão de soldagem

Direção de soldagem

Inspetor de Soldagem – Controle de Deformações

PREVENÇÃO E CONTROLE DA

DEFORMAÇÃO

DISPOSIÇÃO DAS PEÇAS A SEREM SOLDADAS

Pré-deformação

usar a deformação de maneira inteligente;

depende de experiência.

Inspetor de Soldagem – Controle de Deformações

PREVENÇÃO E CONTROLE DA

DEFORMAÇÃO

DISPOSIÇÃO DAS PEÇAS A SEREM SOLDADAS

Pré-encurvamento

uso de forças mecânicas

opostas às contrações de

soldagem;

Inspetor de Soldagem – Controle de Deformações

PREVENÇÃO E CONTROLE DA

DEFORMAÇÃO

DISPOSIÇÃO DAS PEÇAS A SEREM SOLDADAS

Dorso a dorso

aplicável para soldagem de peças

idênticas;

As peças são separadas após o

tratamento de alívio de tensão.

Pode ser utilizada, simultaneamente, mais de um maneira de dispor os componentes a serem unidos por soldagem.

Inspetor de Soldagem – Controle de Deformações

PREVENÇÃO E CONTROLE DA

DEFORMAÇÃOGABARITOS E DISPOSITIVOS AUXILIARES

Usar, preferencialmente, dispositivos para impedir a deformação angular e permitir a contração transversal livre.

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PREVENÇÃO E CONTROLE DA DEFORMAÇÃO

PLANEJAR A SEQUÊNCIA DE SOLDAGEM

“Consideraremos a seqüência de passes em uma junta”

Chanfro simétrico lados.

Chanfro assimétrico

possível realizar soldas (alternadamente) por ambos os

inviável a realização de soldas por ambos os lados.

Soldagem de um chanfro assimétrico

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PREVENÇÃO E CONTROLE DA

DEFORMAÇÃOPLANEJAR A SEQUÊNCIA DE SOLDAGEM

“planejar a seqüência de passes para a soldagem de uma junta”

Inspetor de Soldagem – Controle de Deformações

PREVENÇÃO E CONTROLE DA

DEFORMAÇÃO

MARTELAMENTO E TRATAMENTO TÉRMICO

Como ocorre o alívio de tensões quando se aquece o material.

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PREVENÇÃO E CONTROLE DA

DEFORMAÇÃO

TENSÕES RESIDUAIS

Principais técnicas de alívio de tensões residuais em juntas soldadas

Inspetor de Soldagem – Controle de Deformações

PREVENÇÃO E CONTROLE DA DEFORMAÇÃO

TENSÕES RESIDUAIS

O martelamento ( “peening”) das soldas não deixa de ser uma forma de

aplicação de sobrecarga localizada.

No entanto, não deve confundir o “peening” realizado com o objetivo de

aliviar as tensões residuais e controlar as deformações com aquele

realizado nas margens do cordão com o propósito de introduzir tensões

compressivas (resistência a fadiga).

Inspetor de Soldagem – Controle de Deformações

PREVENÇÃO E CONTROLE DA

DEFORMAÇÃO

TENSÕES RESIDUAIS

Alívio de tensões residuais por sobrecarga

Inspetor de Soldagem – Controle de Deformações

PREVENÇÃO E CONTROLE DA

DEFORMAÇÃO

TENSÕES RESIDUAIS

Distribuição de tensões em um componente com uma solda de topo submetido a carregamentos crescentes (curvas 1, 2 e 3) e distribuição de tensões residuais após a liberação do carregamento (curva 4).

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PREVENÇÃO E CONTROLE DA DEFORMAÇÃO

MINIMIZAR TEMPO DE SOLDAGEM

↑ Tempo de soldagem ↑ calor transmitido à peça ↑ Energia ↑ Deformação

Processos de soldagem

Tipo de eletrodo

Bitola do eletrodo

Corrente de soldagem

Velocidade de soldagem

Influencia na energia de soldagem ...

Inspetor de Soldagem – Controle de Deformações

PREVENÇÃO E CONTROLE DA DEFORMAÇÃO

PLANEJAR A SEQUÊNCIA DE MONTAGEM

A

D

B

C

A > C > B > D

Inspetor de Soldagem – Controle de Deformações

MÉTODOS CORRETIVOS

MÉTODOS CORRETIVOS

Nem sempre é possível controlar as deformações dentro de limites

aceitáveis, sendo necessário corrigi-las.

Nesses casos:

1) Pode ser mais prático ou econômico permitir que a deformação ocorra

para posterior correção (após soldagem).

2) Apesar de ter se pensado e planejado o controle das deformações,

estas mesmo assim ocorrem.

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RESSOLDAR

Procedimento:

MÉTODOS CORRETIVOS

Identificar a face convexa;

Remover material da face convexa;

Soldar.

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MÉTODOS CORRETIVOS

USO DE PRENSAS E MARTELOS

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MÉTODOS CORRETIVOS

AQUECIMENTO LOCALIZADO

Depende de prática e habilidade do operador;

Aquecimento Resfriamento

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MÉTODOS CORRETIVOS

AQUECIMENTO LOCALIZADO

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MÉTODOS CORRETIVOS

AQUECIMENTO LOCALIZADO

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