Avaliação da soldagem GMAW mecanizada e automatizada para união de dutos utilizando fontes convencional e com controle de curto- circuito

Welding is one of the most employed process for joining steel pipes. Although, manual welding is still the most used one, mechanized version and even automatized one have increased its demand. Thus, this work deals with girth welding of API 5L X65 pipes with 8” of nominal diameter and 8.0 mm thickness, beveled with V-30º narrow gap. Torch is moved by a bug carrier (mechanized welding) and further the parameters are controlled as a function of angular position (automatized welding). Welding parameters are presented for filling the joint with two-passes (root and filling/capping passes). Parameters for the root pass were extracted from previous author´s work with weldments carried out in plates, but validated in this work for pipe welding. GMAW processes were assessed with short-circuit metal transfer in both conventional and derivative modes using different technologies (RMD, STT and CMT). After the parameter determination, mechanical testing was performed for welding qualification (uniaxial tension, face and root bending, nick break, Charpy V-notch impact, microhardness and macrograph). The initially obtained results for RMD and CMT were acceptable for all testing and, in a second moment, also for the STT. However, weld beads carried out by using the conventional process failed and revealed the existence of lack of fusion, which required further parametrization. Thus, a Parameter-Variation System for Girth Welding (SVP) was designed and built to allow varying the welding parameters as a function of angular position by using an inclinometer. The parameters were set for each of the three angular positions (flat, vertical downhill and overhead). By using such equipment and approach, the conventional process with parameter variation allowed reducing the welding time for joint accomplishment of the order of 38% for the root pass and 30% for the filling/capping pass.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Tese (Doutorado)

O processo mais utilizado para a união de tubos de aço para o transporte de óleo e gás é a soldagem. Embora ainda se utilize a soldagem manual, a soldagem mecanizada e até mesmo a automatizada vem ganhando espaço. Assim, este trabalho comtempla a soldagem circunferencial em meia cana de tubos API 5L X65 de 8” de diâmetro nominal e 8,0 mm de espessura, junta de topo com chanfro estreito (abertura de 30°) e preparação em V, por meio de dispositivo de deslocamento (soldagem mecanizada) e com variação de parâmetros (soldagem automatizada). São apresentados os parâmetros de soldagem encontrados para a confecção da junta soldada em dois passes (um de raiz e outro de enchimento/acabamento). Os parâmetros selecionados para o passe de raiz foram retirados de um estudo anterior servindo também como forma de validação de resultados, ora obtidos na soldagem em chapas e, agora em tubos. Foram avaliados os processos GMAW com transferência metálica por curto-circuito em modo convencional e controlado (processos derivativos) utilizando fontes comerciais com diferentes tecnologias (RMD, STT e CMT). Logo após a determinação dos parâmetros de enchimento, foram realizados ensaios mecânicos voltados para sua validação (tração uniaxial, dobramento de face e raiz, nick break, impacto, dureza e macrografia,). Os resultados obtidos para o RMD e CMT foram adequados inicialmente em todos os ensaios e, em um, segundo momento foram também adequados para o STT. Entretanto, os ensaios realizados para processo convencional revelaram a existência de falta de fusão o que levou a necessidade de determinação de novos parâmetros de enchimento. Assim, foi projetado e construído um Sistema de Variação de Parâmetros para Soldagem Circunferencial (SVP) que permite a variação, em função da posição angular (inclinômetro), dos parâmetros mais adequados para cada uma das três posições angulares (plana, vertical e sobrecabeça). Para o processo convencional com variação de parâmetros foi possível obter ganhos em termos de tempo para execução da soldagem da ordem de 38% para a raiz e 30% para o enchimento.