1

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO

DIRETORIA DE PESQUISA

PROGRAMA INSTITUCIONAL DE BOLSAS DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA

RELATÓRIO TÉCNICO - CIENTÍFICO

Período: 09/2014 a 08/2015

( ) PARCIAL

(X) FINAL

IDENTIFICAÇÃO DO PROJETO Título do Projeto de Pesquisa: Estudo e avaliação de procedimentos de soldagem de

juntas dissimilares considerando as aplicações submarinas do setor de petróleo e gás

natural – PROSOL

Nome do Orientador: CARLOS ALBERTO MENDES DA MOTA

Titulação do Orientador: DOUTOR

Faculdade: Engenharia Mecânica

Instituto/Núcleo: ITEC

Laboratório: Laboratório de soldagem/GETSOLDA

Título do Plano de Trabalho: Comportamento Metalúrgico de soldas dissimilares do

aço ASTM A182 F22 com uma superliga de níquel Inconel 625

Nome do Bolsista: MAILTHON RITTER GIL

Tipo de Bolsa: ( ) PIBIC/ CNPq

( ) PIBIC/CNPq – AF

( ) PIBIC /CNPq- Cota do pesquisador

( ) PIBIC/UFPA

( ) PIBIC/UFPA – AF

( ) PIBIC/ INTERIOR

( ) PIBIC/PRODOUTOR

( ) PIBIC/PE-INTERDISCIPLINAR

( X) PIBIC/FAPESPA

( ) PIBIC/PIBIT

2

1. RESUMO

Este relatório trata da soldagem automatizada de materiais dissimilares, com ênfase ao

comportamento operacional do processo de soldagem MIG, as características metalúrgicas e de

resistência mecânica de soldas nas condições operacionais aqui estabelecidas. As juntas foram compostas

por chapa de aço Carbono ABNT 1020, chanfrada em meio V, e chapa de aço ASTM A182 F22 chanfro

reto e amanteigado. A união da junta foi em múltiplos passes com eletrodo de níquel, Inconel 625. As

soldas foram inspecionadas visualmente e por líquidos penetrantes, e analisadas as regiões de interesse,

tais como, a zona afetada pelo calor, a zona parcialmente misturada e o metal de solda, através das

microscopias ótica e eletrônica de varredura. Além disso, foram avaliados os perfis de dureza e

microdureza. Os resultados mostraram um bom desempenho quanto a presença de defeitos, fases e

resistência mecânica.

Palavras Chaves: Soldagem MIG, soldas dissimilares, Taguchi.

2. OBJETIVOS

2.1 Objetivo Geral

Estudar a metalurgia básica de soldas de materiais dissimilares depositadas com superligas de

níquel pelo processo MIG.

2.2 Objetivo Especifico

Parametrizar as variáveis/condições de soldagem;

Avaliar a qualidade superficial de soldas de passes isolados em simples deposição;

Caracterizar a metalurgia básica na ZAC (zona afetada pelo calor) do amanteigamento em

superfícies planas;

Realizar a soldagem de união dos membros das juntas dissimilares;

Caracterizar a metalurgia básica na ZAC do amanteigamento após a união da junta.

3. INTRODUÇÃO

As empresas do ramo petrolífero e mineração investem pesado em novas tecnologias para garantir

a qualidade e a continuidade das operações, mantendo foco nas inspeções e na manutenção de seus

equipamentos submetidos a meios agressivos, de naturezas diversificadas e às vezes imprevistas. Vasos

de pressão, reatores, tubulações, válvulas e acessórios em geral, dentre outros, nas linhas de produção

dispensam especial atenção. Neste contexto, esforços são multiplicados para se reduzir as paradas para

manutenção não programada e, inclusive, as intervenções por soldagem.

Eletrodos a base de níquel tem sido uma alternativa de sucesso para a união por soldagem de

materiais dissimilares. As superligas de níquel dos tipos Inconel e Hastelloy estão entre as mais utilizadas

por suas características especiais de resistência mecânica, a corrosão e ao desgaste.

4. REVISÃO BIBLIOGRAFICA

O processo de soldagem a arco MIG/MAG ou GMAW, Figura 1, se baseia na formação de um

arco voltaico entre a peça de trabalho e um eletrodo nu maciço consumível, com contínua alimentação à

poça de fusão. A proteção do arco e da região da solda contra contaminação pela atmosfera é feita por um

gás ou mistura de gases suprida com pressão e vazão adequadas MACHADO (1996), ZIELINSKA et al

(2008) e PLANCKAERT et. al (2009).

3

Figura 1: Esquema de um equipamento de soldagem MIG/MAG.

Fonte: Scotti & Ponomarev, 2008.

A união de materiais dissimilares é uma junção de chapas metálicas com composições diferentes

entre si. A indústria visa o menor gasto econômico mantendo os padrões exigidos, onde a união de ligas

mais nobres e mais caras em dutos de tubulações menos nobres é uma das técnicas para tornar-se uma

cadeia industrial mais produtiva.

O gás de proteção Ar-25CO2 é usado no processo MIG, haja vista que o arame eletrodo é maciço e,

portanto, não apresenta revestimento ou fluxo interno de proteção. Deste modo o gás viabiliza ao mesmo

tempo a proteção da gota metálica e da poça de fusão contra a ação da atmosfera vizinha ao arco voltaico,

mas também auxilia na formação e manutenção do arco elétrico conferindo as características de

estabilidade e ao controle da transferência metálica, consumo do eletrodo e fusão localizada do metal de

base. (SCOTTI & PONOMAREV, 2008).

O método Higuchi e Higuchi modificado tem sido amplamente utilizado como uma ferramenta

auxiliar à seleção dos melhores parâmetros para a soldagem em dupla camada, aplicada neste trabalho no

amanteigamento de chapas.

5. MATERIAIS E METODOS

5.1 Equipamentos

Neste trabalho os principais equipamentos utilizados foram:

Bancada de soldagem;

Sistema de deslocamento automático da tocha de soldagem, Tartílope V2;

Fonte de soldagem Digitec 600;

Tocha de soldagem, tipo “Push”

Sistema para fixação dos corpos de prova;

Termômetro

Serra fita

Cut off

Lixadeira e politriz;

Microdurômetro;

Microscópio ótico

Microscópio eletrônico de varredura (MEV)

4

Figura 2: Fluxograma das três etapas experimentais.

5.2 Procedimentos experimentais

A metodologia adotada neste trabalho é mostrada, em detalhes, na Figura 2. A soldagem foi

automatizada pelo processo MIG e realizada em três etapas:

I. Soldagem de passe isolado em simples deposição;

II. Soldagem das juntas;

III. Análise de resultados

5.3 Etapas

Soldagem de

passes isolados

Soldagem das juntas

Análise de

resultados.

Análise geométrica e

microestrutural.

Analise superficial

Análise de

microdureza

Seleção dos

parâmetros de

soldagem.

Soldagem de

amanteigamento.

Soldagem de união

das juntas.

Caracterização

microestrutural da ZTA

do amanteigamento e da

junta soldada

Análise de propriedades

mecânicas da ZTA do

amanteigamento e da

junta soldada.

M.O.

M.E.V

Dureza

Microdureza

Fonte: Silva, 2015.

5

5.3.1 Etapa I – Soldagem de passes isolados

A Tabela 1 apresenta os parâmetros operacionais da soldagem em passes isolados em simples

deposição para 23 corpos de prova ou condições de soldagem T1 – T23. A velocidade do arame variou

em dois níveis (10, 12) m/min., DBCP em três níveis (13, 17, 21) mm, Velocidade de soldagem em três

níveis (30, 40, 50) cm/min, e dois ensaios em 60 cm/min. A soldagem foi puxando em passes retos (sem

oscilação lateral) de T01 a T20, e com tecimento triangular dos passes de T21* – T23*.

Tabela 1 – Parâmetros operacionais da soldagem de passes isolados em simples deposição.

Condição

de

soldagem

Velocidade

do arame

(m/min)

DBCP

(mm)

Velocidade

soldagem

(cm/min)

Corrente

soldagem

(A)

Tensão

soldagem

(V)

Energia

soldagem

(kJ/cm)

T01 12 13 30 304 34 21

T02 12 13 40 329 34 17

T03 12 13 50 320 34 13

T04 10 13 30 326 34 22

T05 10 13 40 331 34 17

T06 10 13 50 338 34 14

T07 12 17 30 300 34 20

T08 12 17 40 289 34 15

T09 12 17 50 309 34 13

T10 10 17 30 282 34 19

T11 10 17 40 301 34 15

T12 10 17 50 283 34 11

T13 12 21 30 261 34 18

T14 12 21 40 256 34 13

T15 12 21 50 262 30 11

T16 12 17 30 260 30 16

T17 12 17 40 255 30 11

T18 12 17 50 256 30 9

T19 12 17 60 261 30 8

T20 12 17 30 262 34 19

T21* 12 17 40 254 34 13

T22* 12 17 50 257 34 10

T23* 12 17 60 265 34 9

DBCP=Distância bico de contato peça..

Após a soldagem, os corpos de provas ilustrados na Figura 3A foram seccionados

transversalmente em amostras A, B e C, para análise geométrica e metalográfica. As seções transversais,

Figura 3 B, das amostras soldadas foram lixadas, até 2000 mesh, polidas e atacadas, quimicamente, com

nital 2% por 20 segundos e por um ataque eletrolítico com ácido crômico 10% por 20 segundos, para a

obtenção das imagens macrográficas e micrográficas tanto do metal de base quanto do metal de solda.

A geometria dos passes isolados, tais como, reforço (r), largura (b) e penetração (pe) foram

medidas com o auxílio de um escâner de imagens e do software autocad®, conforme ilustra a Figura 4.

6

Figura 04: Seção transversal de um cordão em simples deposição.

Fonte: Sábio, 2007.

Para o levantamento dos perfis de microdureza Vickers foram realizadas impressões utilizando

uma carga de 50 gf aplicada durante 15 segundos na região central de cada cordão a partir da linha de

fusão passando pela ZAC em direção ao metal de base. Foram realizadas 35 impressões verticais sendo as 5 primeiras espaçadas em 0,1 mm e para as

demais o passo foi de 0,2 mm, conforme a norma ASTM E 384-99 (2000). Foi feito o levantamento do

perfil de microdureza necessária para a definição da extensão da zona macia e zona dura na ZAC de cada

cordão. Tomou-se como base para a medição da extensão da Zona Dura – ZD e Zona Macia – ZM o valor

de 200 HV (limite inferior para a zona dura e consequentemente superior para a zona macia) e 170 HV

(Limite inferior para a zona macia).

Com base nos dados geométricos, metalúrgicos e de microdureza dos 23 passes isolados foi feito

um tratamento estatístico pelo método de Higuchi convencional e Higuchi modificado, e em seguida

foram montados os correspondentes diagramas de decisão elaborados conforme Miranda (2009), para a

seleção das melhores combinações entre os 23 diagramas, de tal forma que a combinação destes

parâmetros garanta um efeito de revenimento da camada subsequente sobre a ZAC da camada anterior.

As Equações de 1 a 4 estabelecem os critérios de aceitação conforme Higuchi e Higuchi

modificado:

PZM2-PZD1>0 eq. 1

R1+P1-PZD2>0 eq. 2

PZACGF2-PZACGG1>0 eq. 3

ZF1-PZACGG2>0 eq. 4

Sendo,

PZM2 - Profundidade da zona mole da segunda camada;

PZD1 - Profundidade da zona dura de primeira camada;

Figura 03 A- Croqui da solda de passe isolado em

simples deposição.

Figura 03 B – Croqui da seção transversal de um

passe isolado.

Fonte: Silva, 2015.

7

Fonte: Silva, 2015.

Figura 6: Três camadas de amanteigamento sob uma chapa de aço ASTM A182 F22.

R - Reforço;

P - Penetração;

PZACGF2 - Profundidade da zona afetada pelo calor de grão finos da segunda camada;

PZACGG1 - Profundidade de grãos grosseiros na zona afetada pelo calor da primeira camada;

ZF1 - Zona fundida da primeira camada;

PZACGG2 - Profundidade da zona afetada pelo calor de grão grosseiros da segunda camada.

5.3.2 Etapa II – Soldagem das juntas

Após a análise dos diagramas e a seleção dos parâmetros de soldagem mais adequados, e

utilizando a metodologia da sucessão de passes em sobreposição de 50% foram amanteigados uma face

de um membro de cada junta, J1 e J2, com três camadas, a partir de chapas de aço ASTM A182 F22,

Figura 5.

Os membros amanteigados, A1 e A2, após a sua usinagem são ilustrados conforme o croqui da

Figura 6. Ao final a espessura média do amanteigamento foi de 9 mm. Na soldagem de amanteigamento

foi realizado um controle da temperatura interpasses com um patamar abaixo de 200°C.

Figura 5: Esquema de sobreposição de passes em 50% com três camadas de amanteigamento.

Fonte: Silva, 2015.

8

Para as análises visual, metalúrgica e mecânica foram retiradas amostras da seção transversal de

cada uma das extremidades dos membros amanteigados, A1 e A2.

Ass juntas, J1 e J2, respectivamente, compostas pelos membros A1 e B, A2 e B, são ilustradas no

croqui da Figura 7. Foram necessários 13 passes para o preenchimento dos chanfros de cada uma das

juntas.

Figura 7: Junta de topo, chanfro de 45º no membro B

A união das juntas foi realizada em múltiplos passes pelo processo de soldagem MIG

automatizado, na posição plana, no sentido empurrando, com velocidades de soldagem de 40 cm/min e de

alimentação de arame de 12 m/min. utilizando uma mistura gasosa de 75% argônio (Ar) com 25% hélio

(He). Foram obtidos os seguintes valores médios para os parâmetros de soldagem: corrente, I=265 A,

tensão, U=34 V, energia de soldagem, E=10 kJ/cm e DBCP=17 mm. A sequência de passes de

preenchimento da junta está mostrada no esquema da Figura 7. Os passes se iniciaram no membro reto

(membro amanteigado) em direção ao membro chanfrado. Este procedimento foi realizado para se

minimizar a incidência de defeitos entre passes.

5.3.3 Caracterização macroestrutural e microestrutural

Para as caracterizações macro e microestrutural, ensaios de dureza e microdureza na ZAC dos

membros amanteigados (A1 e A2) antes de depois da união das juntas, J1 e J2, foram retiradas e

preparadas amostras de 25 mm de suas extremidades (inicial e final).

Fonte: Silva, 2015.

9

Figura 08: Aspecto superficial e geométrico dos passes isolados: a) 20kJ/cm, b) 16kJ/cm e c)13kJ/cm.

Fonte: Silva, 2015.

Figura 9: Microestrutura dos grãos nas regiões: (a). Próximo à linha de fusão; (b) meio da ZAC;

(c) Final da ZAC e início do metal de base.

6. RESULTADOS E DISCUSSÕES

6.1 Análise visual, macrográfica e micrográfica de soldas em simples deposição

O aspecto superficial dos passes isodados em simples deposição está representado pelas Figuras

8(a), 12(b) e 12(c). Por estas Figuras observa-se um bom aspecto superficial e concordância geométrica

entre o reforço e a largura. Estas características facilitam a soldagem de passes em sobreposição, haja

vista, que na formação das camadas será minimizada a incidência de defeitos como a falta de fusão, por

exemplo. As Figuras 8(d), 12(e) e 12(f) represtam o aspecto da seção transversal dos passes isoldados nas

energias de soldagem 20, 16 e 13 kJ/cm. Estas Figuras indicam a robustez dos passes, cujas formas e

dimensões favorecem a soldagem de amanteigamento.

Através dos ensaios de microdureza foram definidas em todos os passes em simples deposição as

extensões das regiões da zona afetada pelo calor dura (ZAC-ZD) e zona afetada pelo calor macia (ZAC-

ZM). Além disso, pela morfologia dos grãos foram feitas análises para determinar as extensões das

regiões de grãos grosseiros (ZAC-GG) e grãos finos (ZAC-GF). A Figura 9 (a - c) mostra a morfologia

dos grãos ao longo da ZAC dos passes isolados na condição de soldagem T01, Tabela 1.

Niño (1995) recomenda que a energia de soldagem da segunda camada pode ser até duas vezes

maior que a energia de soldagem da primeira camada. Entretanto, no trabalho de Bueno (1999) foram

testadas relações em que a energia de soldagem da primeira camada fora maior que a da segunda, tendo

obtido resultados satisfatórios. Além disso, deve ser observada a extensão da zona dura que deve ser a

menor possível, haja vista que esta região é a mais propicia ao aparecimento de trincas.

a) b) c)

d)

e)

f)

10

(a)

(b)

(c)

O gráfico da Figura 10 reúne resultados de microdureza, análise da morfologia dos grãos e análise

geométrica dos passes isolados em simples, através das suas características metalúrgicas e geométricas

em função da energia de soldagem, ou seja, reforço e penetração, zona dura, zona macia. Observa-se uma

considerável variação na extensão das ZAC-ZD e ZAC-ZM em função da energia de soldagem. Desta

forma, cada passe em simples deposição possui uma maior ou menor extensão de ZD a ser revenida

parcial o totalmente pelo ciclo térmico do passe posterior.

6.2 Diagrama de decisão

Os diagramas de decisão se constituem numa importante ferramenta gráfica auxiliar para a seleção

de condições favoráveis à soldagem em dupla camada. Do gráfico da Figura 10 foram montados 23

diagramas de decisão, que possibilitaram relacionar 529 combinações entre os parâmetros de soldagem de

passes isolados da Tabela 1. A análise dos diagramas obtidos indicou que a maioria das combinações não

contemplara os critérios de Higuchi e Higuchi modificado. Portanto, em sua maioria, os critérios

(PZACGF2>PZACGG1) e (PZM2>PZD1) não foram satisfeitos. Desta maneira, as energias de soldagem

obtidas foram relativamente altas para a primeira camada e baixas para a segunda camada e, portanto,

insuficientes para realizar o revenimento da ZAC da primeira camada.

Fonte: Silva, 2015.

11

Figura 10: Extensões geométrica e metalúrgica dos passes em simples deposição.

Fonte: Silva, 2015.

6.3 Soldagem de amanteigamento

O gráfico da Figura 11 mostra os diagramas de decisão que satisfazem os critérios de Higuchi e

Higuchi modificado referentes as condições de soldagem T01(T01/T01/T01) e T09(T09/T01/T01) da

Tabela 1, que foram selecionadas para a soldagem dos amanteigamentos A1 eA2, respectivamente.

Figura 11: Condições selecionadas para soldagem.

A Figura 12 mostra o aspecto do amanteigamento na condição T1(T01/T01/T01) antes e após a

usinagem. Na análise visual os embros amanteigados nas condições T01/T01/T01 e T09/T01/T01

apresentaram um bom aspecto superficial, sem falta de fusão entre passes ou outros defeitos inerentes. Na

Figura 13(a) e (b) são mostradas as macrografias das amostras amanteigadas.

T01 T02 T03

T04 T05

T06

T07 T08 T09 T10

T11 T12 T13 T14

T15 T16 T17 T18

T19

T20 T21 T22 T23

-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6

21

17

13

22

17

14

20

15

13

19

15

12

18

13

11

16

11

9

8

18

13

10

9

Energia de soldagem (kJ/cm)

Extensão das regiões dos passes em simples deposição

Refoço Penetração ZD ZM

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

T01 T03 T05 T07 T09 T11 T13 T15 T17 T19 T21 T23

Afa

stam

ento

(m

m)

Diagrama de decisão - Aço ASTM A182 F22

1ª Camada na condição T01

PZM2-PZD1>0 R1+P1-PZD2>0 PZACGF2-PZACGG1>0 ZF1-PZACGG2>0

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

T01 T03 T05 T07 T09 T11 T13 T15 T17 T19 T21 T23

Afa

sta

men

to (

mm

)

Diagrama de decisão - Aço ASTM A182 F22

1ª Camada na condição T09

PZM2-PZD1>0 R1+P1-PZD2>0 PZACGF2-PZACGG1>0 ZF1-PZACGG2>0

Condição aprovada

Condição aprovada

Fonte: Silva, 2015.

12

Figura 12: Chapa de aço ASTM A182 F22 amanteigada e usinada.

Fonte: Silva, 2015.

Figura 13: Macrografia do amanteigamento na condição: (a) T01/T01/T01 e (b) T09/T01/T01.

(a)

(b)

Fonte: Silva, 2015.

6.4 Análise metalúrgica da ZAC do membro amanteigado

As Figuras 14 e 15 mostram respectivamente, as microestruturas da ZAC dos amanteigamentos A1

e A2. A análise destas Figuras indica a presença das microestruturas bainita+ferrita (B+F) e martensita

revenida (MR). Estas formações microestrutural esão de acordo com o indicado pela literatura para o aço

ASTM A182 F22. Segundo Modenesi (2012) em temperaturas entre 550 e 250ºC, a decomposição da

austenita resulta em bainita caracterizada por agregados de finas lâminas de ferrita e partículas de

carboneto. Em aços baixo carbono e baixa liga a formação da bainita ocorre principalmente em elevada

velocidade de resfriamento, baixo teor de oxigênio (JWS, 1983).

Figura 14: Micrografias da ZAC do amanteigamento A1

A) Metal de solda, linha de fusão e ZAC B) Região intermediária da ZAC

Fonte: Silva, 2015.

MR-Martensita revenida; B+F-Bainita+Ferrita

13

Figura 15: Micrografia da ZAC do amanteigamento A2

A) Metal de solda, linha de fusão e ZAC B) Região intermediária da ZAC Fonte: Silva, 2015.

A Figura 16 mostra o perfil de microdureza na seção transversal dos membros amanteigados.

Nota-se um aumento no valor de microdureza a partir da linha de fusão até um valor máximo, que

delimita o final da zona de grãos grosseiros e o inicio da zona de grãos finos da ZAC. Baseado nas

análises do diagrama de decisão, tal resultado foram previsto devido à seleção criteriosa dos parâmetros

de soldagem e com isso, se garantiu que as energias de soldagem usadas no amanteigamento revenissem a

região da ZAC.

Figura 16: Perfil de microdureza das chapas amanteigadas. (a) Condição T01/01/01; (b) Condição

T09/T01/T01.

Perfil de microdureza do amanteigamento na condição (T01/T01/T01)

-0,3

-0,1

0,0

0,2

0,4

0,6

0,7

0,9

1,1

1,2

1,4

1,6

1,8

1,9

2,1

2,3

2,4

2,6

2,8

3,0

3,1

3,3

3,5

3,6

3,8

4,0

4,2

4,3

4,5

4,7

4,8

Distância da linha de fusão (mm)

220

240

260

280

300

320

340

360

380

400

420

440

Mic

rodure

za (

HV

)

ZAC

Perfil de microdureza do amanteigamento na condição (T09/T01/T01)

-0,3

-0,1

0,0

0,2

0,4

0,6

0,7

0,9

1,1

1,2

1,4

1,6

1,8

1,9

2,1

2,3

2,4

2,6

2,8

3,0

3,1

3,3

3,5

3,6

3,8

4,0

4,2

4,3

4,5

4,7

4,8

Distância da interface (mm)

220

240

260

280

300

320

340

360

380

400

420

440

Mic

rodure

za (

HV

)

ZAC

Fonte: Silva, 2015.

6.5 Soldagem de união de juntas

As Figuras 17 (a) e 17 (b) apresentam as macrografias da seção transversal das juntas soldadas J1 e

J2. Observa-se por estas Figuras que não ocorreram defeitos como falta de fusão, porosidade, trincas ou

inclusões entre passes.

14

A

)

B

)

A B

)

Figura 17: (a) Seção transversal da junta J1; (b) Seção transversal da junta J2

Fonte: Silva, 2015.

6.5.1 Análise metalúrgica na ZAC do amanteigamento da junta soldada

6.5.1.1 Análise por microscopia ótica

As Figuras 18 e 19 apresentam as micrografias da ZAC do amanteigamento das juntas soldadas J1

e J2. Nota-se que nestas regiões das juntas J1 e J2 (as mesmas ZAC dos amanteigamentos A1 e A2) são

observadas as mesmas microestruturas presentes na ZAC dos amanteigamentos A1 e A2, ou seja, os

microconstituintes Bainita+Ferrita (B+F) e matensita revenida (MR). A microdureza medida na ZAC dos

amanteigamentos da junta J1 e da junta J2 se manteve em torno de 362 HV, correspondente ao observado

na ZAC do amanteigamento A1 e amanteigamento A2. Desta forma, pode-se se afirmar que o aporte de

calor imposto pelos passes de preenchimento das juntas, não influenciaram à microestrutura da ZAC do

membro amanteigado.

Figura 18: Microestrutura da junta J1. (a) Interface MS/ZAC; (b) ZAC

Fonte: Silva, 2015.

Figura 19: Microestrutura da junta J2. (a) Interface MS/ZAC; (b) ZAC

Fonte: Silva, 2015.

15

A

)

B

)

As Figuras 20 (a) e 20 (b) mostram os valores de microdureza Vickers das juntas J1 e J2 nas

regiões do MS, ZPM e ZAC. Os ensaios de microdureza realizados ao longo da ZPM tanto na junta J1

quanto na junta J2 apresentaram valores na ordem de 255HV, ou seja, significativamente menor que a

microdureza da ZAC (390HV), e ligeiramente abaixo da dureza do metal de solda (280HV).

Figura 20: Valores de microdureza nas regiões do MS, ZPM e ZAC. (a) J1 e (b) J2

Fonte: Silva, 2015.

Após a união das juntas J1 e J2 utilizando parâmetro de soldagem constante (Vs=40cm/min;

Va=12m/min; U=34 V, I=280 A e Es=1,5 kJ/cm), observou-se que os perfis de microdureza Vickers na

ZAC do amanteigamento das juntas soldadas não apresentaram alterações significativas em seus valores,

quando comparados ao perfil de microdureza do amanteigamento, ou seja, os valores de picos de

microdureza se mantiveram entre 388 e 400 HV, o que contempla a norma NACE MR 0175 (2005). Além

disso, o valor da extensão da ZAC também se manteve na média de 1,8mm, conforme mostra a Figura 21.

Figura 21: Microdureza Vickers na ZAC do amanteigamento; (a) Membros A1 e junta J1; Membros A2 e

junta J2.

Fonte: Silva, 2015.

Perfil de microdureza Vickers da ZAC do amanteigamento A1 e da junta soldada J1

-0,3 0,0 0,4 0,7 1,1 1,4 1,8 2,1 2,4 2,8 3,1 3,5 3,8 4,2 4,5 4,8

Distância da interface (mm)

220

240

260

280

300

320

340

360

380

400

420

Mic

rod

ure

za

(H

V)

J1A1

ZAC

Perfil de microdureza Vickers da ZAC do amanteigamento A2 e da junta soldada J2

-0,3 0,0 0,4 0,7 1,1 1,4 1,8 2,1 2,4 2,8 3,1 3,5 3,8 4,2 4,5 4,8

Distância da interface (mm)

220

240

260

280

300

320

340

360

380

400

420

Mic

rod

ure

za

(H

V)

A2

J2

ZAC

16

7. CONCLUSÃO

A ZAC dos membros amanteigados A1 e A2, e a ZAC dos amanteigamentos das juntas J1 e J2

apresentaram microestruturas formadas pelas mesmas fases, martensita revenida, ferrita+perlita.

O aporte térmico imposto pelos passes de enchimento das juntas J1 e J2, não afetou a

microestrutura da ZAC dos membros amanteigados A1 e A2.

Os valores de dureza e microdureza da ZAC dos amanteigamentos das juntas J1 e J2 não sofreram

alterações significativas quando comparados aos da ZAC dos membros amanteigados A1 e A2, logo;

A camada de amanteigamento funcionou como uma adequada barreira térmica preservando as

propriedades mecânicas anteriores ao processo de união das juntas J1 e J2.

8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS

MACHADO, I. G., Soldagem e Técnicas Conexas - Processos: Livro, Porto Alegre, 1996.

ZIELINSKA, S. et al. Microstructural analysis of the anode in gas metal arc welding (GMAW).

Journal of materials processing technology, Ago, 2008.

PLANCKAERT, J. P. et al. Modeling of MIG/MAG welding with experimental validation using an

active contour algorithm applied on high-speed movies. Applied Mathematical Modelling, July 2009.

SCOTTI, A, PONOMAREV, V. Soldagem MIG/MAG. Melhor entendimento. Melhor desempenho.

São Paulo: Artliber, 2008.

SILVA, D. A. S., Avaliação Metalúrgica E Do Comportamento Mecânico De Soldas Dissimilares

Depositadas Pelo Processo Mig. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Programa de Pós-

Graduação em Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Pará, Belém, 2015.

SÁBIO. A. D. Estudo da Viabilidade Operacional do Processo de Soldagem MAG com Alimentação

Adicional de Arame Frio. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Instituto de Tecnologia,

Programa de Pós- Graduação em Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Pará, Belém, 2007.

AGUIAR, W.M. Soldagem do aço ABNT 4140 sem Tratamento Térmico posterior. Dissertação de

mestrado-Programa de Engenharia e Ciências de Materiais, Universidade Federal do Ceará. Fortaleza,

2001.

ASTM. Standard Test Method for Vickers Hardness of Metallic Materials: 2003.

MIRANDA, H. C. Reconhecimento e Controle da Transferência Metálica no Processo MIG/MAG

Pulsado. Tese de Doutorado - Universidade Federal de Uberlândia, Minas Gerais, 2002.

American Society for Testing and Materials ASTM E 384-99, Standard test method for microindentation

hardness of materials, in: 2000 Annual Book of ASTM Standards, ASTM, Philadelphia PA, 2000 pp.

406-429.

NIÑO, C. E. B., BUSCHINELLI, A. J. A. Análise de Alternativas de Reparo por Soldagem de Aços

Cr – Mo. XXI Encontro Nacional de Tecnologia da Soldagem, Caxias do Sul, jun/1995.

BUENO, E. R. Desenvolvimento do Procedimento de Soldagem do AISI 4140 sem Tratamento

Térmico Posterior. Dissertação de Mestrado. Florianópolis: Universidade Federal de Santa Catarina,

1999.

9. TRABALHOS SUBMETIDOS EM CONGRESSOS

Mota, C. A. M.; Nascimento, A. S.; Silva, D. A. S.; Sodré, R. M. R.; Medeiros, F. P.; Gil, M. R.; Silva

Filho, C. B. A CARACTERIZAÇÃO DE SOLDAS DISSIMILARES DEPOSITADAS PELO PROCESSO

MIG COM UMA SUPERLIGA DE NÍQUEL. XXI Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos

Materiais. CBCIMAT 2014, novembro

Mota, C. A. M.; Nascimento, A. S.; Gil, M. R.; Silva, D. A. S. AVALIAÇÃO MICROESTRUTURAL

DA ZAC DE SOLDAS DISSIMILARES DO AÇO ASTM A182 F22 COM UMA SUPERLIGA DE

NÍQUEL INCONEL 625. CONSOLDA, 2015, outubro.

17

PARECER DO ORIENTADOR O plano de trabalho e os resultados obtidos estão de acordo com o esperado e satisfazem aos objetivos da pesquisa. O discente apresenta desempenho acadêmico adequado.

Data: 08/07/2015.

Prof. Carlos Alberto Mendes da Mota

ASSINATURA DO ORIENTADOR.

MAILTHON RITTER GIL

ASSINATURA DO ALUNO.