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Eletrodos Revestidos Impermeveis do Tipo Baixo Hidrognio Prof. Alexandre Queiroz Bracarense, PhD Professor Titular do DEMEC UFMG Ivan Fichel Diretor Presidente da Elbras

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QUESTO: E se o polmero fosse colocado diretamente no revestimento como impermeabilizante e aglomerante? Condio Extrema onde o eletrodo (6013) Tudo comeou com Soldagem subaqutica molhada Precisa ser envernizado Poderiamos eliminar envernizamento e.... Testou-se vrios vernizes, inclusive um polmero a base de poliestireno - ISOPOR

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Eletrodos produzidos em Laboratrio No laboratrio

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Na Fbrica

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Avaliao da extrudabilidade E6013

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F W + F W + F P + F P + 500x 100x Microestrutura de eletrodo E6013 impermeabilizado com verniz VINLICO em soldagem subaqutica molhada Surpresa maior e ainda inexplcavel!!

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100x 500x Microestrutura de eletrodo E6013 aglomerado com POLIESTIRENO Foi encontrada Ferrita acicular!!!! E em quantidade razovel!!!!

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Ferrita acicular sinnimo de excelentes propriedades mecnicas. A priori muito difcil conseguir ferrita acicular em solda subaqutica!! Usando o polmero isto foi facilmente conseguido!!!

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O projeto para soldagem subaqutica continua Soldagem convencional fora dgua E7018 Eliminando ressecagem, manuteno em estufa e mais........ porem, usando o mesmo conceito, focou-se na

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Na Fbrica

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Metodologia 1 Primeira Etapa: fabricao em laboratrio fazendo ajustes na formulao de eletrodos revestidos convencionais do tipo bsico E7018, substituindo o silicato, comumente usado como aglomerante, por polmeros em soluo. Segunda Etapa: produo em escala industrial de lotes de eletrodos impermeveis bsicos 7018.

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Testes de Validao da Produo: Soldagens sobre chapa 1)avaliar a estabilidade do arco eltrico e a aparncia do cordo de solda. 2)Anlise qumica do metal de solda visando validar as alteraes de frmula e criar subsdios para as novas alteraes. 3)Anlise metalogrfica, avaliao microestrutural, 4)Teste de hidrognio difusvel e 5)Teste de dureza para complementar o desenvolvimento do consumvel. (B2) Impermevel Fbrica (B1) Impermevel Laboratrio

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Ajustes na Formulao do Eletrodo Revestido Impermevel Norma * PadroB2B3B4B5B6B7B8B9 C0,150,090,180,260,140,080,17 0,230,13 Si0,750,450,611,610,310,090,680,950,970,61 Mn1,61,111,571,991,080,491,211,491,581,57 P0,0350,02 0,03 0,02 S0,0350,030,01 Cr0,20,100,050,090,160,110,050,060,040,06 Ni0,30,050,020,01 0,020,01 Mo0,30,01 V0,080,01 0,110,01 0,020,030,01 Anlise Qumica do Metal de Solda Resultados FrmulaAlteraesObjetivos B3 Calcrio Rutilo Fluorita Aumentar a estabilidade e reduzir a potncia do arco. B4 FeSi FeMn Ajustar a composio B5Hematita +Aumentar o volume de escria - oxidao B6 FeSi FeMn Ajustar a composio B7 Hematita Reduzir a oxidao B8 Calcrio Rutilo Fluorita Hematita - Aumentar a potncia do arco B9 Calcrio Fluorita Silicato em p + Controlar a viscosidade

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Metalografia do Metal de Solda em Diferentes Posies (Ataque Nital 2%, 200X) E7018 Padro Impermevel B4 Impermevel B9

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E7018 Padro Impermevel B4 Impermevel B9 Detalhe Microestrutura do Metal de Solda (1000X)

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Porcentagem de Ferrita Acicular no Metal de Solda

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Dureza HV 100 B4254264268254 B9264245 236206228 Dureza Medida em Regies com Ferrita Acicular BABU, S.S., BHADESHIA, H.K.D.H. Transition from Bainite to Acicular Ferrite in Reheated Fe-Cr-C Weld Deposits. Materials Science and Techonology, v.6, p. 1005-1019, 1990. BABU, S.S., BHADESHIA, H.K.D.H. Mechanism of the Transition from Bainite to Acicular Ferrite. Materials Transation, JIM, v.32, n. 8, p. 679-688, 1991. ~ 237 HV

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A fabricao em escala industrial de eletrodos revestidos impermeveis aglomerados com polmeros tecnologicamente vivel; Ajustes nas quantidades de polmero em soluo foram necessrios para obteno de uma massa mida com consistncia adequada a uma boa extruso e resistncia do revestimento; Eletrodos revestidos impermeveis apresentaram microestrutura, no mnimo, similar a do eletrodo revestido padro e composta fundamentalmente de ferrita acicular; Como ocorre com eletrodos convencionais, os eletrodos revestidos impermeveis podem sofrer ajustes de formulao para adequao da operacionabilidade e da composio qumica do metal de solda. Observaes

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Alterao na formulao com o objetivo de aumentar a quantidade de ferrita acicular, ajustar a dureza e ajustar a composio qumica no metal de solda Anlise de Dureza da Ferrita Acicular (HV 100 ) 123456789101112Mdia 274269261255251285274275279252286277270 Metodologia 2

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Anlise Qumica do Metal de Solda % C% Si% Mn% P% S% Cr% Ni% Mo% V Especificado E7018 (valores mximos) AWS 5.1 0,150,751,600,04 0,200,30 0,08 Eletrodo comercial0,090,451,110,020,030,100,050,01 % C% Si% Mn% P% S% Cr% Ni% Mo% V Eletrodo IMPERMEVEL0,080,470,840,020,010,020,010,0060,01

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Anlise Metalogrfica Ampliao 1000X Ampliao 500X Ampliao 100X Topo do Cordo Centro do Cordo Base do cordo

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Base do cordo 1000X

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Ensaio de Trao Resistncia a trao 677,9 MPa Limite superior de escoamento 554,3 MPa Alongamento percentual aps ruptura 29,1 % Eletrodo Convencional Limite de resistncia a trao 530 a 590 Mpa Alongamento 27 a 32 % Eletrodo Convencional Limite de resistncia a trao 530 a 590 Mpa Alongamento 27 a 32 %

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Ensaio de Impacto Charpy V (- 30 o C) (- 45 o C) Energia absorvida a -30 o C = 68 J Energia absorvida a -45 o C = 50 J Eletrodo Convencional Charpy -30 o C 35 a 67J Charpy 45 o C 27 a 40J Eletrodo Convencional Charpy -30 o C 35 a 67J Charpy 45 o C 27 a 40J

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Difratometria de raio X da ESCORIA E7018 Padro - convencional Impermevel A anlise da escoria da solda usando eletrodo convencional mostrou que os ingredientes no foram todos queimados atravs do arco e provavelmente esto em excesso na formula Por outro lado o resultado da escoria do eletrodo impermevel mostram poucos picos (no usual na morfologia de escrias) indicando que provavelmente todos ou quase todos ingredientes so usados durante a soldagem. Provavelmente o fenmeno associado com todos os benefcios observados no metal de solda.

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Hidrognio Difusvel Cromatografia Gasosa

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AmostraData da Fabricao LoteData dos testesHidrognio Difusvel (ml/100g metal depositado) 126/07/20101 12/08/20103,4 226/07/20101 12/08/20103,9 326/07/20101 12/08/20104,7 426/07/20101 30/09/20102,1 526/07/20101 30/09/20101,8 626/07/20101 30/09/20102,1 726/07/2010130/09/20101,8 801/09/20102 30/09/20101,9 901/09/20102 30/09/20101,7 1001/09/20102 30/09/20101,9 1101/09/20102 30/09/20101,9 v 15 dias 60 dias 30 dias v Lote 1 misturador de p Lote 2 misturador de parafuso Hidrognio Difusvel Cromatografia Gasosa Eletrodo convencional: 5 a 8 ml/100gr metal depositado

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Observao importante: Parece que o eletrodo impermevel exposto no promove aumento do teor de hidrognio e talvez at reduza.. Hidrognio Difusvel Cromatografia Gasosa

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Eletrodo com excelente soldabilidade corrente 20% mais baixa que para um eletrodo convencional; Durabilidade indeterminada revestimento hidrofugante; Dispensa cuidados especiais de manuteno e conservao; Excelente resistncia mecnica do revestimento; Resultados metalrgicos e mecnicos superiores aos convencionais; Eletrodo de baixssimo hidrognio possibilidade de homologao como E7018-1H4R??? Ou H2 se a norma permitir Observaes

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Tem uma tendncia que precisa ser mais bem entendida: Porque possvel obter uma microestutura com quantidade to alta de ferrita acicular (acima de 75%) comparado com o eletrodo convencional? Ser uma tese a ser defendia em 2 anos. Produzir eletrodo celulsicos para verificar o que ocorre j comeamos!! Produzir fluxo para soldagem com arco submerso Produzir arame tubular recheando com o material. Na verdade tambem j comeamos esta etapa. Prximas etapas

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Desenvolvimento do eletrodo celulsico = 4 mm I = 120A

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Hdif 29/09/11 Massa inicial (g) Massa Final (g) m (g)H (ml) H (dif) (ml/100g) Eletrodo sem cura Amostra 636,0340,6934,6631,123,58996354 Amostra 735,69439,0953,4011,13333,31373126 Amostra 835,82640,0624,2360,96222,71010387 Amostra 934,12238,0873,9651,00425,32156368 mdia35,439,54,11,026,22

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Desenvolvimento do arame tubular

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Alexandre Queiroz Bracarense (bracarense@ufmg.br) Ivan Fichel (ivan@elbras.com.br)