Efeito do Arrefecimento Causado pelo Fluido Durante a Soldagem em Operação em Tubulações com Espessura de Parede de 6 e 11 mm

Abstract

Este é um artigo publicado em acesso aberto (Open Access) sob a licença Creative Commons Attribution Non-Commercial, que permite uso, distribuição e reprodução em qualquer meio, sem restrições desde que sem fins comerciais e que o trabalho original seja corretamente citado.Recebido: 10 Jul., 2017 Aceito: 03 Out., 2017 E-mails: jeffersonpsoares@petrobras.com.br (JPS), paulofaria56@gmail.com (PF), paranhos@uenf.br (RP)Resumo: Este trabalho compara a influência do arrefecimento causado por um fluído em circulação e em contato com a parede interna de uma tubulação, que caracteriza a soldagem em operação. Foram avaliadas duas espessuras de parede do tubo e duas temperaturas do fluido interno. A soldagem foi realizada na ligação de conexões de aço ASTM A105 a um tubo API 5L Gr X60 com espessura de 11 mm e de 6 mm, utilizando os processos TIG (GTAW) e eletrodo revestido (SMAW). A circulação do fluido foi feita com água potável em duas faixas de temperatura, de 6 a 10 °C e 18 a 36 °C. Durante a soldagem, a temperatura interna do tubo e a taxa de resfriamento foram monitoradas. Foram preparadas quatro juntas soldadas, avaliadas por ensaios não destrutivos (inspeção visual, líquido penetrante, partículas magnéticas e ultrassom), ensaios destrutivos (tração, dobramento, impacto, fratura e dureza) e análise macrográfica e micrográfica. Os resultados mostram que, com os procedimentos adotados, não é necessária a adoção de cuidados especiais quanto à possibilidade de perfuração e vazamento de fluido durante a soldagem em operação. Houve evidencias que o efeito do arrefecimento do fluido no interior do tubo foi mais significativo que a espessura da parede do tubo no aumento da taxa de resfriamento. Ainda, a temperatura do fluido em circulação no tubo exerceu papel secundário no aumento da taxa de resfriamento e na redução da temperatura máxima na parede interna do tubo. O arrefecimento causado pelo fluido provocou aumento na dureza da ZF e ZTA, reduziu o alongamento no ensaio de tração, porém ainda em valores adequados. Estes comportamentos foram mais observados no tubo de menor espessura, de 6 mm. Foi possível, pelos resultados dos ensaios não destrutivos e ensaios mecânicos obtidos, qualificar os procedimentos de soldagem, com base nas normas especializadas neste processo. Palavras-chave:Soldagem em operação; Arrefecimento; TIG; Eletrodo revestido. Effect of Freezing Caused by Fluid during In-service Welding of Pipes with Wall Thickness of 6 and 11 mmAbstract: This work compares the influence of cooling caused by a circulating fluid and in contact with the inner wall of a pipe, which characterizes the in-service welding. There were evaluated two wall thicknesses of the pipe and two temperatures of the inner fluid. The welding was done to join connections of ASTM A105 steel to an 11 mm and 6 mm thick API 5L Gr X60 steel pipe, using TIG (GTAW) and stick electrode (SMAW) processes. The circulation of the fluid was made with potable water within two temperature ranges, of 6 to 10 °C and 26 to 36 °C. During welding, the inner tem...

Análise Comparativa dos Processos TIG e Eletrodo Revestido Aplicados a Soldagem em Operação em Dutos de Aço ao Carbono para Linhas de Distribuição de Gás

“…Por outro lado, caso a ocorra a formação de martensita, esta será uma martensita não revenida, possuindo um comportamento ainda mais frágil que a martensita revenida, fase normalmente formada durante os tratamentos térmicos de tempera e revenido [25,26]. A formação de martensita na ZTA causa a fragilização da junta soldada, tornando-a susceptível a formação de trincas, que podem resultar em falhas de tubulações [27].…”

“…Para o processo TIG, os parâmetros de soldagem, tensão e corrente foram semelhantes a estudos experimentais de outros autores, como Soares et al [27] e Srisutraporn et al [28], que utilizaram o mesmo processo em trabalhos sobre soldagem em serviço. Observa-se no presente estudo que o aporte de calor do processo TIG variou entre 18,0 e 22,8 kJ/cm, superior ao processo por eletrodo revestido, que ficou entre 8,5 a 10,0 kJ/cm.…”

“…Apontando que os limites determinados para eletrodo revestido não podem ser extrapolados para outros processos de soldagem. Quando comparado a que utilizaram a soldagem TIG [27,28], os valores do aporte de calor estão semelhantes e sem indicações de perfuração. Faria et al [30] avaliaram o efeito da circulação de fluido (água) em duas faixas de temperatura, 6 a 10 ºC e 26 a 36 ºC para a soldagem TIG de tubos com 11 mm de espessura.…”

“…Os autores relataram que a parte interna do tubo atingiu temperaturas de 338 e 298ºC para as faixas de maior e menor temperatura respectivamente. Em outro estudo do grupo, Soares et al [27] realizaram o mesmo experimento em tubos de 6 mm de espessura, encontrando dessa vez temperaturas máximas de 558 e 442ºC na parte interna do tubo para as soldagens com fluido entre 26 a 36 ºC e 6 a 10 ºC, respectivamente. Os valores apresentados nos trabalhos citados são inferiores ao limite indicado pela EWI (Edison Welding Institute) que é de 980 °C para aços carbono [2].…”

“…Observa-se que o limite de resistência para o processo TIG foi muito semelhante ao processo por eletrodo revestido. Entretanto, quando comparamos os resultados aqui apresentados com o trabalho de Soares et al [27], no qual os autores utilizaram parâmetros semelhantes (espessura de 6 mm, processo TIG na raiz e no reforço, e eletrodo revestido no enchimento e acabamento), os resultados de limites de resistência e escoamento de Soares et al [27] foram superiores, atingindo valores entre 535 e 605 MPa. Contudo, os autores utilizaram um metal de base diferente, o aço API 5L X60, cuja resistência é superior ao utilizado neste trabalho.…”