Determinação das tensões residuais e deformações resultantes do processo de soldadura TIG através do método dos elementos finitos

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Contribuição para a caracterização da emissão de nanopartículas em processos de soldadura e avaliação de riscos decorrentes do processo

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica Ramo de processos químicos

TIG 熔修对焊接接头海水腐蚀疲劳性能的影响

对经过 TIG 熔修的海上平台用钢(A537)的板状焊接接头进行了海水腐蚀疲劳试验。试验条件是:加载频率0.2Hz,应力比 R=-1,海水温度20°±1℃,阴极保护电位-850mV±30mV,SCE。就平均寿命来说,TIG 熔修试件的海水腐蚀疲劳寿命为原始焊缝(as-welded)试件寿命的四倍至六倍,并且随应力范围的降低而差别增大.在自由腐蚀条件下,TIG 熔修试件的寿命也比原始焊缝试件的寿命长得多。

平台用高强度钢多次补焊及TIG熔修的疲劳分析

海洋石油平台在服役期内，由于受到各种环境载荷的交变作用，其受力的焊接构件不可避免地会出现疲劳裂纹。对出现的疲劳裂纹进行补焊修复，可以延长平台的使用期，带来巨大的经济和社会效益。本文通过实验研究，考察了多次补焊对海洋平台用高强度钢焊接接头疲劳性能的影响，以及是否可以通过TIG熔修工艺的采用提高补焊构件的疲劳寿命，达到延长补焊后平台的使用寿命，减少补焊次数的目的。本文涉及的主要研究内容如下：1、考察了多次补焊对焊接接头疲劳寿命的影响。通过对平台用高强度钢焊接接头初焊试样，以及重复三次补焊试样的疲劳实验，得到了各次补焊试样在对数正态分布和威布尔分布下的寿命估算式和考虑了存活率的R-S-N曲线。对实验结果进行了比较和分析，从而考察了多次补焊对焊接接头疲劳性能的影响。2、在每次补焊后，由于焊趾外移造成了焊趾角的变化，使得焊趾处的应力集中系数发生了变化。本文采用有限元方法计算了试样的应力场分布，得到了焊趾处的应力集中系数与焊趾角的关系。考虑到应力集中系数的变化后，对多次补焊试样疲劳实验的实验数据进行了重新处理。3、考察了多次补焊熔修对焊接接头疲劳寿命的影响。本文通过对平台用高强度钢焊接接头补焊及补焊熔修试样的疲劳实验，得到了多次补焊和补焊熔修试样对数正态分布和威布尔分布下的寿命估算式和考虑了存活率的R-S-N曲线。对实验结果进行了比较和分析，从而考察了补焊后采用TIG熔修工艺对焊接接头疲劳性能的影响。4、一次补焊后进行熔修处理可以极大的改善试样的疲劳性能，提高试样的疲劳寿命。但这一结果是在平焊位条件下得出了。为了将这一结果用于实际，还要考察实际操作中大量采用的立焊位条件下熔修的效果。本文完成了立焊位条件下补焊及补焊熔修试样的疲劳实验，得到了相应的S-N曲线。5、疲劳实验数据的处理中，大量采用威布尔分布作为数据统计的分布类型。但由于威布尔分布具有三个参数，给求解带来一定的困难。本文提出一种以在威布尔坐标纸上，数据分布的线形相关系数作为判据的求解威布尔参数的方法，并通过程序加以实现。为了对疲劳实验数据的处理更加方便和直观，编制了“疲劳实验数据处理程序“，将对疲劳实验数据的编辑、分布参数的求解、不同存活率下的疲劳寿命估算和各种分布类型图以及R-S-N曲线的绘制工作包括在该程序中。

Caracterização metalúrgica de juntas de aço inoxidável superduplex soldadas por processo TIG autógeno

Os aços inoxidáveis do tipo duplex possuem grande importância na indústria, principalmente na do petróleo e gás natural, por apresentarem elevada resistência mecânica e excelente resistência à corrosão. Caracterizam-se por apresentar estrutura bifásica, constituída de proporções praticamente iguais de ferrita e austenita. O presente trabalho caracterizou juntas soldadas por TIG autógeno de aço inoxidável duplex UNS S32760. Foram confeccionados quatro grupos de amostras, provenientes da variação da corrente de soldagem e consequentemente do aporte térmico (corrente de pico: 25A e 40A - aporte térmico: 0,12KJ/mm e 0,19KJ/mm) e da composição do gás de proteção (argônio puro ou argônio contendo 2,5% nitrogênio). Foram utilizadas técnicas de caracterização por metalografia colorida, análise e processamento digital de imagens, ensaios de microdureza Vickers. Para avaliar a resistência à corrosão foram realizados ensaios de potencial em circuito aberto com solução de cloreto férrico (FeCl3) e eletrodo de referência de calomelano saturado. A análise quantitativa das fases ferrita e austenita presentes nas juntas soldadas mostrou que a adição de nitrogênio no gás de proteção favoreceu a formação da fase austenita, variando de 11% (sem nitrogênio) para 26% (com nitrogênio) a quantidade desta fase. Em uma análise qualitativa a variação do aporte térmico: 0,12KJ/mm para 0,19KJ/mm resultou no aumento do tamanho de grãos da fase ferrita.

Soldadura por fricción rotativa: en GKN Driveline Zumaia

[ES] En el presente trabajo, se ha tratado de recoger la información relevante sobre el proceso de soldadura por fricción rotativa aplicado a la automoción, desde la experiencia adquirida por el autor en GKN Driveline Zumaia. En los primeros capítulos, se explica el proceso de soldadura desde diferentes enfoques y se describe brevemente la planta de fabricación GKN Driveline Zumaia y su producto fabricado mediante este proceso de soldadura. En los siguientes capítulos las tres principales fases del ciclo de soldadura con los parámetros que lo gestionan. Finalmente en los últimos y siguiendo el flujo del proceso de fabricación, se exponen otros tres capítulos que tienen que ver con este proceso de soldadura por fricción rotativa: Materia prima, máquina y ensayos no destructivos.

Caracterização de juntas soldadas por TIG autógeno manual com arco pulsado e arco não pulsado do aço inoxidável hiperduplex SAF 2707 HD.

O aço inoxidável hiperduplex, SAF 2707 HD, foi desenvolvido com o intuito de se obter novas ligas com maior resistência à corrosão do que a disponível nos aços inoxidáveis duplex / superduplex. Além da melhorada resistência à corrosão, este tb oferece propriedades mecânicas superiores. Os aços hiperduplex são aços de última geração que possuem elevados teores de elementos de liga, principalmente cromo, molibdênio e nitrogênio. Este tipo de aço caracteriza-se por apresentar estrutura bifásica, constituída de proporções praticamente iguais de ferrita e austenita devido à distribuição controlada dos elementos alfagênicos e gamagênicos. O interesse por esses aços cresce gradativamente com a necessidade de novos materiais para diversas aplicações na indústria petrolífera. Porém, quando expostos e mantidos a temperaturas elevadas, na faixa entre 600C e 1000C, algumas fases intermetálicas podem se formar, em que a fase sigma () é a mais proeminente. Possui uma estrutura cristalina tetragonal complexa rica em Cr e Mo, tendo efeito deletério no material afetando tanto a resistência à corrosão, quanto as propriedades mecânicas. Para este fim, faz-se necessário estudos da junta soldada para delinear as limitações desses aços e aperfeiçoar a aplicação. Essa pesquisa teve como objetivo caracterizar a junta soldada por TIG autógeno manual com arco pulsado e não pulsado do aço inoxidável hiperduplex SAF 2707 HD. As técnicas empregadas foram a metalografia por ataque eletrolítico (reagente NaOH) e color etching (reagente Behara), medidas de microdureza e quantificação microestrutural por Processamento Digital de Imagem. Os aspectos microestruturais foram observados por microscopia óptica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV), estes passaram por etapas de processamento digital de imagens (PDI) para quantificar a fração volumétrica da fase austenita. Realizou-se análise química semi-quatitativa por EDS. Os resultados foram analisados estatisticamente através do teste de hipóteses com distribuição t de Student. Pela técnica color etching observou-se que a fase austenita foi gerada com distribuição mais homogênea para o arco pulsado, que o não pulsado. O ataque eletrolítico não revelou uma terceira fase (fase ) na junta soldada, a análise química por EDS não identificou uma variação significativa nos elementos presentes ao longo da zona de transição do metal de base para a zona de fusão. Através do PDI foram obtidos os valores médios da fração volumétrica de austenita de 36,38% (desvio padrão 6,40%) e 32,41% (desvio padrão 6,67%) para os dois métodos, pulsado e não pulsado, respectivamente. Foram obtidos os valores de microdureza para o metal de base 355,10 HV (desvio padrão 28,60) e para a zona de fusão 343,60 HV (desvio padrão 20,51) da amostra soldada pelo modo pulsado, para o modo não pulsado foram apresentaram os valores médios de 370,30 HV (desvio padrão 34,51) para o metal de base e de 345,20 HV (desvio padrão 41,33) para a zona de fusão. A análise estatística indicou que não houve variação significativa da fração volumétrica da fase austenita no cordão de solda para as duas condições testadas e não houve variação da microdureza entre a zona de fusão e o metal de solda das amostras submetidas aos dois processos.

Identificação da fase sigma em uma junta soldada pelo processo TIG manual autógeno de um aço hiperduplex SAF 2707HD (UNS S32707) por difração de raios-x.

O aço inoxidável hiperduplex possui alta resistência a corrosão por pite em ambientes contendo cloretos, quando comparado a outros aços inoxidáveis comercialmente conhecidos. Possui boas propriedades mecânicas, com limite de escoamento superior a 700MPa e limite de resistência a tração em torno de 1000MPa. Essas propriedades o tornam muito atrativos para aplicações em ambientes contendo cloretos, e por isso tem tido destaque na indústria de óleo e gás, refinarias, plataformas offshore, etc. A liga hiperduplex é composta por uma estrutura bifásica, contendo proporções aproximadamente iguais de ferrita e austenita. Esse material possui boa soldabilidade, mas por ser termodinamicamente metaestável, em altas temperaturas pode ocorrer a precipitação de fases intermetálicas não desejáveis, o que resulta em perda de propriedades mecânicas e diminuição da resistência a corrosão. A fase sigma tem sido fortemente estudada, pois é comum sua precipitação nos aços inoxidáveis da família duplex durante o procedimento de soldagem se este não for muito bem controlado. A fase sigma precipita preferencialmente na fase ferrítica, devido a maior concentração de Cr e Mo, que são os elementos formadores da fase. A resistência a corrosão é reduzida e as propriedades mecânicas do material são alteradas o tornando frágil devido a presença da fase sigma. É formada entre 600C e 1000C e possui uma estrutura tetragonal complexa. O objetivo do trabalho foi identificar a possível presença da fase sigma na junta soldada do aço inoxidável hiperduplex SAF 2707 HD (UNS S32707) pelo processo TIG autógeno manual através da difração de raios-x. Nessa pesquisa, foram analisadas uma junta soldada do material pelo processo TIG autógeno manual com arco pulsado. Complementando o estudo foram analisadas seis amostras do aço inoxidável superduplex, sendo que cinco amostras sofreram tratamento térmico para a proposital formação da fase sigma. O refinamento do resultado da difração das amostras foi feito utilizando o método de Rietveld no software Topas Academic versão 4.1. O resultado da amostra soldada de hiperduplex apresentou as fases austenita, ferrita e alguns prováveis óxidos. Os resultados das amostras de superduplex tratadas termicamente apresentaram a fase sigma, conforme esperado na pesquisa, e as fases austenita e ferrita.

Proceso de hilos de oro, elaboración de soldadura en filigrana y muestra de piezas y bandejas de plata.

12 hojas : ilustraciones, fotografías a color.

Projeto e desenvolvimento de células robotizadas para soldadura e cladding

A utilização de equipamentos robóticos para o processo de soldadura por arco elétrico teve um forte crescimento nas décadas de 80 e 90, altura em que o custo e fiabilidade da tecnologia passou a permitir a integração de robôs em linhas de produção ou em células de fabrico. Depressa cresceram as exigências de uma produção com qualidade repetitiva e facilmente ajustável, e as restrições ao uso de processos manuais ou de tecnologias com pouca flexibilidade. Desde o início do século XXI que a renovação de uma estação de fabrico de peças soldadas para produção em série, especialmente no setor automóvel, parece forçada à integração de robôs industriais, que assim se tornaram símbolos de produtividade. A KAMAZ encontra-se atualmente a renovar alguns dos seus processos de fabrico, incluindo as áreas de soldadura por arco ou cladding. Esta Dissertação aborda o trabalho elaborado, depois de contratualizada com a ABB Rússia a instalação de novas células de fabrico robotizado nesta empresa. Este projeto tem início com o levantamento das necessidades, a verificação do processo existente, e a procura da solução tecnológica que se adapte a essas condições e cumpra os requisitos acordados. São realizadas modelações e simulações off-line em 3D, usando o software RobotStudio da ABB, que permitiram testar cada solução e analisar a sua adequação e viabilidade. Para maior garantia de se obter a qualidade esperada na fusão e deposição do material por processo com arco elétrico revestido a gás, foram realizados testes reais utilizando equipamento robótico em condições baseadas nos testes feitos no ambiente virtual. Por último, são ajustadas as localizações dos postos de trabalho ao layout existente e é feito o balanceamento do tempo de operação manual com o tempo do processo robotizado. Este projeto de Tese termina com a aceitação do cliente para a solução encontrada e para os resultados dos testes reais de ambos os processos.

Conjuntivitis en soldadores que utilizan equipo de oxiacetileno, en comparación con trabajadores no expuestos al proceso de soldadura en una empresa metal-mecánica del área metropolitana de Monterrey, Nuevo León, México

Tesis (Maestría en Salud Pública con Especialidad en Salud en el Trabajo) UANL.