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Curso de Inspetor de SoldagemControle das Deformações
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Inspetor de Soldagem – Controle de Deformações
SUMÁRIO
1. Introdução;
2. Fenômeno de deformação;
3. Causas da deformação;
4. Tipos de deformação;
5. Métodos de controle e prevenção
6. Métodos corretivos
FENÔMENO DE DEFORMAÇÃO
FENÔMENO DE DEFORMAÇÃO
Os equipamentos e estruturas são projetados para serviços,
dimensões e tolerâncias específicas.
A menos que a deformação seja prevista e controlada, as dimensões
requeridas podem não ser obtidas, as premissas de projeto podem ser
invalidadas, e a aparência do produto pode ser afetada.
FENÔMENO DE DEFORMAÇÃO
ANALOGIA COM A BARRA AQUECIDA
estado inicial (neutro)estado final (trativo)
FENÔMENO DE DEFORMAÇÃO
ANALOGIA COM A BARRA AQUECIDA
Desenvolvimento de tensõesresiduais longitudinais durante a soldagem
FENÔMENO DE DEFORMAÇÃO
REPARTIÇÃO TÉRMICA & CICLO TÉRMICO
Exemplo para o aço carbono
FENÔMENO DE DEFORMAÇÃO
TENSÕES CAUSADAS POR SOLDAGEM
CAUSAS DA DEFORMAÇÃO
CAUSAS DA DEFORMAÇÃO
ALGUMAS CONSIDERAÇÕES ...
Vários fatores contribuem para a deformação durante a soldagem, e
o mais importante é o aquecimento não uniforme da junta
O dimensionamento (“cálculo”) das deformações ocorridas durante
a
soldagem é complexo devido ao grande número de fatores envolvidos
(quantidade de energia fornecida, propriedades dos materiais, nível de
restrição, etc)
.
CAUSAS DA
DEFORMA
ÇÃO
ENERGIA DE SOLD
AGEM
A energia de soldagem é influenciada pela temperatur
a de
preaquecimento
Energia de Soldagem Aquecimento do
MB adjacente
Deformação
CAUSAS DA DEFORMAÇÃO
GRAU DE RESTRIÇÃO
Quando há o impedimento p/ deformação
Tensões internas são aliviadas por deformação
tensões internas
Possibilidade de Deformação
Possibilidade de Trincas
Grau de Restrição Nível das Tensões Internas
Deformação
CAUSAS DA
DEFORMAÇÃO
TENSÕES INTERNAS
Podem estar presentes antes da fabricação
(soldagem) em virtude do processo de fabricação
(laminação, dobramento, etc);
O “calor da soldagem” pode promover o alívio Tensões residuais
das tensões internas (parcial ou total);
A deformação final é resultado da combinação
das tensões internas;
desenvolvidas junto àsuperfície de uma peça sendo
esmerilhada
Região aquecida
Região plastificada
Deformação
CAUSAS DA DEFORMAÇÃO
PROPRIEDADE DOS MATERIAIS
Variação das propriedades com a temperatura
CAUSAS DA DEFORMAÇÃO
PROPRIEDADE DOS MATERIAIS
a) Coeficiente de dilatação térmica
Coef dil
térmicaAço Inoxidável > Aço Carbono
Deformação
Aço Inoxidável > Aço Carbono
Equação para a determinação da variação de comprimento
CAUSAS DA DEFORMAÇÃO
PROPRIEDADE DOS MATERIAIS
b) Condutividade térmica
Condutivida
de Térmica
Aço Inox / ligas de Ni << Al e Cu
Deformação
Aço Inox / ligas de Ni >> Al e Cu
CAUSAS DA DEFORMAÇÃO
PROPRIEDADE DOS MATERIAIS
c) Tensão de escoamento
Curva tensão deformação e as etapas de deformação do corpo-de-prova.
CAUSAS DA DEFORMAÇÃO
PROPRIEDADE DOS MATERIAIS
c) Tensão de escoamento
Tensão de escoamento
Nível das tensões
σ
εplast
εelast
Deformação
ε(%)
CAUSAS DA DEFORMAÇÃO
PROPRIEDADE DOS MATERIAIS
d) Módulo de elasticidade
Módulo de elasticidade
Rigidez Deformação
CAUSAS DA DEFORMAÇÃO
PROPRIEDADE DOS MATERIAIS
Resumo
Deformação Módulo de elasticidade
Tensão de escoamento
Coef dil
térmicaCondutividade
Térmica
Nota: Valores relativos de propriedades de metais (aço carbono = 1)
TIPOS DE DEFORMAÇÃO
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TIPOS DE DEFORMAÇÕES
Contração transversal
Contração longitudinal(a)
Deformação angular
(c)
Empenamento (b)
(d)
Direção
Longitudinal
Direção Transversal
(a) e (b) Contração longitudinal e transversal; (c) Deformação angular; e (d) Empenamento.
Direção Longitudinal
TIPOS DE DEFORMAÇÕES
Direção Transversal
TIPOS DE DEFORMAÇÕES
CONTRAÇÃO TRANSVERSAL
↑ Seção transversal da zona fundida
Fatores de influência
↑ contração transversal
grau de restrições ( ↑grau de restrição; ↓ CT)
extensão da curva de repartição térmica
martelamento ( ↑martelamento; ↓ CT)
OBS.: Desprezível para solda em ângulo
( ↑ repartição térmica; ↑ CT)
TIPOS DE DEFORMAÇÕES
CONTRAÇÃO TRANSVERSAL
Contração transversal de juntas de topo soldadas a arco elétrico
TIPOS DE DEFORMAÇÕES
CONTRAÇÃO LONGITUDINAL
Depende da relação entre seção transversal da zona fundida e
seção restante da peça.
Fatores de influência
grau de restrições ( ↑grau de restrição; ↓ CT)
extensão da curva de repartição térmica
martelamento ( ↑martelamento; ↓ CT)
( ↑ repartição térmica; ↑ CT)
TIPOS DE DEFORMAÇÕES
CONTRAÇÃO LONGITUDINAL
Inspetor de Soldagem – Controle de Deformações
TIPOS DE DEFORMAÇÕES
DEFORMAÇÃO ANGULAR
“Causada, principalmente, pela disposição irregular da zona
plastificada em relação à linha neutra da peça ”
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TIPOS DE DEFORMAÇÕES
DEFORMAÇÃO ANGULAR
Quando há soldas com tamanhos e distâncias diferentes deve-se
equilibrar os esforços em função da linha neutra
Como ?
Soldar primeiramente os cordões próximos à linha neutra;
Dispor os maiores cordões próximos à linha neutra;
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EMPENAMENT
O
TIPOS DE DEFORMAÇÕES
“Resultado da flambagem da peça em virtude da contração
longitudinal”.
Flambagem de uma coluna Empenamento na peça
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MÉTODOS DE CONTROLE E PREVENÇÃO
PREVENÇÃO E CONTROLE DA
DEFORMAÇÃO
EVITAR SOLDAGEM EXCESSIVA
abertura de raiz x ângulo do chanfro
evitar reforço excessivo
PREVENÇÃO E CONTROLE DA
DEFORMAÇÃO
USAR CHANFROS DUPLOS
Volume (chanfro X) ~ 0,5 Volume (chanfro V)
Minimizar o volume de MS;
Equilibrar os esforços de contração.
PREVENÇÃO E CONTROLE DA
DEFORMAÇÃO
USAR SOLDAS INTERMITENTES
Minimizar o volume de metal de solda;
Não permite a estanqueidade da junta.
PREVENÇÃO E CONTROLE DA DEFORMAÇÃO
MENOR NÚMERO POSSÍVEL DE PASSES
Controle das Deforma ções Metalurgia
↑ nº passes ↑ deformação ↑ nº passes refino de grão
(efeito acumulativo das ↓ nº passes ↑ possibilidade
deformações)
↓ nº passes ↓ deformação
de trinca a quente / maior ZTA
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PREVENÇÃO E CONTROLE DA
DEFORMAÇÃO
POSICIONAR SOLDAS PRÓXIMAS À LINHA NEUTRA
Linha neutra
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PREVENÇÃO E CONTROLE DA
DEFORMAÇÃO
BALANCEAR AS SOLDAS EM TORNO DA LINHA NEUTRA
BOM
RUIM
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PREVENÇÃO E CONTROLE DA
DEFORMAÇÃO
UTILIZAR SOLDAGEM COM PASSE A RÉ
Progressão de soldagem
Direção de soldagem
Inspetor de Soldagem – Controle de Deformações
PREVENÇÃO E CONTROLE DA
DEFORMAÇÃO
DISPOSIÇÃO DAS PEÇAS A SEREM SOLDADAS
Pré-deformação
usar a deformação de maneira inteligente;
depende de experiência.
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PREVENÇÃO E CONTROLE DA
DEFORMAÇÃO
DISPOSIÇÃO DAS PEÇAS A SEREM SOLDADAS
Pré-encurvamento
uso de forças mecânicas
opostas às contrações de
soldagem;
Inspetor de Soldagem – Controle de Deformações
PREVENÇÃO E CONTROLE DA
DEFORMAÇÃO
DISPOSIÇÃO DAS PEÇAS A SEREM SOLDADAS
Dorso a dorso
aplicável para soldagem de peças
idênticas;
As peças são separadas após o
tratamento de alívio de tensão.
Pode ser utilizada, simultaneamente, mais de um maneira de dispor os componentes a serem unidos por soldagem.
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PREVENÇÃO E CONTROLE DA
DEFORMAÇÃOGABARITOS E DISPOSITIVOS AUXILIARES
Usar, preferencialmente, dispositivos para impedir a deformação angular e permitir a contração transversal livre.
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PREVENÇÃO E CONTROLE DA DEFORMAÇÃO
PLANEJAR A SEQUÊNCIA DE SOLDAGEM
“Consideraremos a seqüência de passes em uma junta”
Chanfro simétrico lados.
Chanfro assimétrico
possível realizar soldas (alternadamente) por ambos os
inviável a realização de soldas por ambos os lados.
Soldagem de um chanfro assimétrico
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PREVENÇÃO E CONTROLE DA
DEFORMAÇÃOPLANEJAR A SEQUÊNCIA DE SOLDAGEM
“planejar a seqüência de passes para a soldagem de uma junta”
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PREVENÇÃO E CONTROLE DA
DEFORMAÇÃO
MARTELAMENTO E TRATAMENTO TÉRMICO
Como ocorre o alívio de tensões quando se aquece o material.
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PREVENÇÃO E CONTROLE DA
DEFORMAÇÃO
TENSÕES RESIDUAIS
Principais técnicas de alívio de tensões residuais em juntas soldadas
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PREVENÇÃO E CONTROLE DA DEFORMAÇÃO
TENSÕES RESIDUAIS
O martelamento ( “peening”) das soldas não deixa de ser uma forma de
aplicação de sobrecarga localizada.
No entanto, não deve confundir o “peening” realizado com o objetivo de
aliviar as tensões residuais e controlar as deformações com aquele
realizado nas margens do cordão com o propósito de introduzir tensões
compressivas (resistência a fadiga).
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PREVENÇÃO E CONTROLE DA
DEFORMAÇÃO
TENSÕES RESIDUAIS
Alívio de tensões residuais por sobrecarga
Inspetor de Soldagem – Controle de Deformações
PREVENÇÃO E CONTROLE DA
DEFORMAÇÃO
TENSÕES RESIDUAIS
Distribuição de tensões em um componente com uma solda de topo submetido a carregamentos crescentes (curvas 1, 2 e 3) e distribuição de tensões residuais após a liberação do carregamento (curva 4).
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PREVENÇÃO E CONTROLE DA DEFORMAÇÃO
MINIMIZAR TEMPO DE SOLDAGEM
↑ Tempo de soldagem ↑ calor transmitido à peça ↑ Energia ↑ Deformação
Processos de soldagem
Tipo de eletrodo
Bitola do eletrodo
Corrente de soldagem
Velocidade de soldagem
Influencia na energia de soldagem ...
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PREVENÇÃO E CONTROLE DA DEFORMAÇÃO
PLANEJAR A SEQUÊNCIA DE MONTAGEM
A
D
B
C
A > C > B > D
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MÉTODOS CORRETIVOS
MÉTODOS CORRETIVOS
Nem sempre é possível controlar as deformações dentro de limites
aceitáveis, sendo necessário corrigi-las.
Nesses casos:
1) Pode ser mais prático ou econômico permitir que a deformação ocorra
para posterior correção (após soldagem).
2) Apesar de ter se pensado e planejado o controle das deformações,
estas mesmo assim ocorrem.
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RESSOLDAR
Procedimento:
MÉTODOS CORRETIVOS
Identificar a face convexa;
Remover material da face convexa;
Soldar.
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MÉTODOS CORRETIVOS
USO DE PRENSAS E MARTELOS
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MÉTODOS CORRETIVOS
AQUECIMENTO LOCALIZADO
Depende de prática e habilidade do operador;
Aquecimento Resfriamento
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MÉTODOS CORRETIVOS
AQUECIMENTO LOCALIZADO
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MÉTODOS CORRETIVOS
AQUECIMENTO LOCALIZADO
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