65ª Reunião Anual da SBPC

B. Engenharias - 1. Engenharia - 9. Engenharia Mecânica

ANÁLISE DA MORFOLOGIA E DO PERFIL DE DUREZA EM REVESTIMENTOS REALIZADOS EM TUBOS PELOS PROCESSOS MIG CONVENCIONAL E MIG - DERIVATIVO COM ARAME FRIO.

Marco Antonio Martins Modesto. - Dpto. de Engenharia Mecânica – UFPa. Henrique Fernando Pinheiro Espirito Santo. - Dpto. de Engenharia Mecânica – UFPa. Felipe Ribeiro Teixeira. - Dpto. de Engenharia Mecânica – UFPa. Humberto Vinicius Muñoz Aguirre. - Dpto. de Engenharia Mecânica – UFPa. Gilcimar Pereira. - Dpto. de Engenharia Mecânica – UFPa. Carlos Alberto Mendes da Mota. - Prof. Dr./ Orientador - Dpto. de Engenharia Mecânica – UFPa.

INTRODUÇÃO:

Os revestimentos à base de superligas de níquel tem possibilitado melhorar as propriedades mecânicas, corrosão e ao desgaste em componentes estruturais como chapas planas e/ou tubos. O processo de soldagem MIG com a adição de um arame frio não energizado (Metal Inert Gas-Cold Wire–MIG-CW), é uma vertente do processo MIG/MAG duplo arame. Esse processo de soldagem possui alto rendimento, pois ele trabalha com altas densidades de corrente proporcionando elevadas taxas de fusão e, consequentemente, maiores taxas de velocidades de soldagem, garantindo menor tempo de soldagem em relação ao processo de soldagem MIG/MAG, através dessas características esse processo de soldagem pode ser uma alternativa para aplicação de revestimento interno de tubos. Os revestimentos são geralmente aplicados em aços carbono que possui composição química bastante distinta do metal de adição (no caso deste trabalho foi utilizado a superliga de níquel HASTELOY C - 276), por isso os mesmos devem apresentar baixa diluição, já que a presença de elevada diluição pode prejudicar as propriedades de dureza e resistência ao desgaste e corrosão dos materiais unidos. Diante disso, este trabalho focalizou-se em averiguar a influência dos perfis de dureza e as morfologias do revestimento em tubos pelo processo MIG-CW.

OBJETIVO DO TRABALHO:

Analisar o desenvolvimento dos procedimentos de soldagem aplicados em revestimentos de tubos de aço baixo carbono o (AISI 1020) com metal de adição a superliga de níquel AWS ERNiCrMo-4 (Hastelloy C – 276) depositada pelo processo MIG–CW e com isso, avaliar os perfis de dureza e a morfologia dos revestimentos em relação as propriedades mecânicas.

MÉTODOS:

Para os procedimentos de soldagem foi utilizada uma fonte transistorizada, cabeçotes de alimentação utilizando o sistema de malha fechada, como metal de adição o arame AWS ERNiCrMo-4 (Hastelloy C-276) e metal de base o aço AISI 1020 e como gás de proteção o argônio comercialmente puro. Inicialmente foi realizada uma exploração dos parâmetros de soldagem, em seguida os passes foram feitos seguindo a norma N-1707 da Petrobrás, sendo feitas seis seções de quatro passes em sobreposição de 30% para o processo MIG com adição de arame frio, após a soldagem os corpos de provas foram inspecionados pelo ensaio de líquidos penetrantes realizado na superficie dos revestimentos, cujo objetivo foi inspecionar a presença de defeitos superficiais, em seguida foi realizado o corte dos corpos de prova em três partes em uma máquina CUT OFF. A preparação das amostras foi segundo a norma NBR 13284:1995. As seções transversais foram desbastadas em lixas até 600 mesh, e para revelar a macroestrutura das seções transversais, utilizou-se nital 3% por imersão durante 30 segundos. Por fim foram feitas as análises das morfologias do revestimento e microdureza utilizando um Microdurômetro HMV da Shimadzu onde a carga aplicada foi de 0.981 N durante 15 segundos, conforme recomendado pela norma ASTM E 384.

RESULTADOS E DISCUSSÃO:

Observou-se pela análise superficial dos revestimentos que de um modo geral, eles apresentaram um bom aspecto superficial isentos de defeitos, entretanto a deposição insuficiente observada para algumas condições de soldagem e pelo ensaio de liquidos penetrantes não afetam a integridade o revestimento, haja vista, que ocorreram no inicio e no final dos revestimentos os quais são descartados. As revelações ocorridas em regiões centrais dos revestimentos foram geradas por erros no procedimento operacional, podendo ser caracterizadas como falta de fusão entre passes. A morfologia dos cordões de solda para os processos MIG comvencional e MIG-CW variaram em função da velocidade soldagem (VS), o aumento dela diminuiu a penetração e aumentou o reforço do cordão de solda para o processo MIG, enquanto que no processo MIG-CW o aumento da (VS) aumentou a penetração e diminuiu o reforço do cordão de solda, isto ocorreu pela adição do arame frio que consome energia do arco pra se fundir. O perfil de dureza também variou com velocidade de soldagem tanto no processo MIG e MIG-CW. As análises de microdureza indicaram um aumento na dureza partindo do metal de solda para o substrato com um aumento significativo na linha de fusão e na VS=40 cm/min que apresentou durezas média entre 250 a 350 HV.

CONCLUSÕES:

A inserção do arame frio na poça de fusão, caracterizando o processo de soldagem MIG-CW, não produziu perturbações capazes de desestabilizar o arco voltaico de referência quando comparada ao processo de soldagem MIG convencional. Quanto à qualidade superficial dos revestimentos, as soldas depositadas pelo processo MIG com arame frio foram equivalentes e até superiores às depositadas pelo processo MIG, mantendo boa regularidade e qualidade dos revestimentos. Na inspeção por líquidos penetrante, a presença de descontinuidade revelada pode ser corrigida pelo ajuste operacional do processo de soldagem, não comprometendo o resultado da pesquisa. Por fim foram evidenciadas as vantagens do uso do processo de soldagem MIG com adição de arame frio sobre o processo de soldagem MIG, relacionadas à economia de tempo, material de consumo e mão de obra, mostrando-se assim mais confiável e favorece o preenchimento do chanfro com menos passe devido o aumento do reforço. Os valores de microdureza obtidos demonstram que o substrato sofreu modificações na sua estrutura metalúrgica, apresentando valores muito superiores ao metal de adição.

Palavras-chave: Soldagem, Revestimento, Mig.