Soldabilidade dos aços de extra elevada resistência do tipo 690 MPa

Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia da Soldadura

As melhorias introduzidas nas tecnologias de produção dos aço nos últimos anos, conduziram a aços com maior resistência à tracção adequados a aplicações em que é referido um elevado limite de elasticidade e baixa densidade de material, ou seja, estruturas mais leves em menores espessuras, e consequentemente, com custos de energia reduzidos. Este trabalho apresenta um estudo experimental sobre a soldabilidade dos aços de Extra Alta Resistência (EHS) para construção naval, com um limite de elasticidade até 690 MPa, para aplicações em embarcações rápidas em monocasco, gruas e comportas, em chapa de 4 a 15 mm de espessura, usando processos de soldadura por arco eléctrico. Com os elevados valores de limite elástico deste aço, é necessário um cuidado extra durante a produção e soldadura. A fim de garantir uma capacidade de carga adequada, é necessário soldar de modo a que as juntas não tenham defeitos inadmissíveis e as propriedades mecânicas do metal de adição e da zona térmicamente afectada sejam suficientes para as tensões de projecto. A fissuração a frio é um dos principais problemas na soldabilidade destes aços. Realizaram-se ensaios de fissuração a frio CTS e Tekken, tenacidade à fractura e fadiga. Na gama de espessuras usadas as deformações provocadas pela soldadura são também pertinentes. Foram realizados ensaios de sequência de soldadura e usados reforços temporários durante a soldadura para evitar os empenos. Foram realizadas soldaduras por fio fluxado e por eléctrodo revestido isentas de defeitos em conformidade com as normas internacionais. Foram realizados ensaios de fissuração a frio usando os processos de soldadura com fio fluxado tubular e eléctrodo revestido, com e sem pré-aquecimento. Os ensaios CTS não apresentaram problemas de fissuração a frio com os dois processos de soldadura usados. Os resultados dos ensaios Tekken realizados pelo processo eléctrodo revestido à temperatura ambiente o cordão de ensaio fissurou na totalidade em todo o comprimento e em todos os provetes usados no ensaio, com 75º C de temperatura de pré-aquecimento os resultados obtidos, analisados ao microscópio apresentaram-se isentos de defeitos. Os resultados dos ensaios Tekken realizados pelo processo fio fluxado também não apresentaram qualquer tipo de defeitos. Uma vez que a fadiga é de grande importância, foram investigados dois métodos de soldadura; soldadura de topo a topo com cobrejunta cerâmica e topo a topo com chanfro em V e cordão de confirmação. O comportamento à fadiga dos provetes soldados variou consideravelmente para cada processo testado. A vida à fadiga é maior para os provetes soldados pelo método de soldadura de topo a topo com cobrejunta cerâmica e a dispersão do tempo de vida é consideravelmente menor comparada com os resultados dos provetes soldados topo a topo em V com cordão de confirmação. Os ensaios de tenacidade à fractura foram realizados em amostras soldadas pelos processos SMAW e FCAW, em provetes de dimensões reduzidas (10x2,5 mm) com o entalhe localizado no metal de adição e na linha de fusão, os resultados dos ensaios Charpy apresentaram uma boa tenacidade com valores de 16 e 26 J a -40 º C para o processo SMAW e 18 e 24 J a -40 º C para o processo FCAW. Estes valores estão acima dos critérios de aceitação para estes aços (15 J a -40 º C).