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Type: Tese de Doutorado
Title: Estudo da variação da porosidade ao longo do cordão em soldas subaquáticas molhadas
Authors: Ezequiel Caires Pereira Pessoa
First Advisor: Alexandre Queiroz Bracarense
First Co-advisor: Stephen Liu
First Referee: IVANILZA FELIZARDO
Second Referee: Cicero Murta Diniz Starling
Third Referee: LORENZO PERDOMA GONZÁLEZ
metadata.dc.contributor.referee4: Roberto Francisco Di Lorenzo
Abstract: Em todo o mundo existem construções projetadas e executadas para atender as mais diversas necessidades da produção humana. Uma parcela significativa dessas estruturas está imersa em ambientes aquáticos, utilizadas principalmente pelas indústrias de gás e petróleo.Também chamadas de plataformas offshore, tais estruturas são projetadas para suportar aos mais diversos tipos de danos, mantendo-se seguras para os operadores e para o meio ambientepor longos períodos (25 100 anos). Para tanto, é de suma importância que a manutenção e reparo de tais plataformas atenda as exigências da engenharia estrutural. Devido ao ambiente no qual se encontram, o processo de reparo e manutenção torna-se difícil, exigindo procedimentos especiais que vem sendo desenvolvidos e aplicados pela indústria petrolífera ao longo dos anos. Mesmo com a evolução alcançada, as técnicas de reparo implementadas não têm atendido as exigências das normas que as regem. A soldagem molhada com eletrodo revestido (SMER) é o processo de reparo e manutenção que tende a apresentar o melhor custo-benefício porque apresenta vantagens em relação aos outros métodos disponíveis. Mesmo sendo aplicado com sucesso em algumas situações, esse processo apresenta problemas que ainda precisam ser resolvidos. Devido àinfluência da água, esse tipo de solda apresenta propriedades mecânicas inferiores às soldas feitas ao ar. A porosidade, por exemplo, aumenta com o aumento da profundidade e é mais difícil para o soldador/mergulhador produzir as soldas devido às condições impostas pelo ambiente. Na tentativa de minimizar os problemas, várias alterações no processo vêm sendo testados como, soluções químicas, que estudam a aplicação de elementos especiais no revestimento do eletrodo, métodos operacionais e uso de equipamentos especiais.A redução da porosidade em SMER é de vital importância para a evolução do processo de modo que as soldas sejam melhor classificadas e, conseqüentemente, aplicadas em situações de maior responsabilidade e não só em emergências ou reparos simples como é feito na maioria das vezes hoje em dia. Estudos realizados em soldas feitas ao ar com eletrodos revestidos mostraram que ocorrem variações na composição química do metal de solda ao longo do cordão. Essasalterações foram relacionadas à mudança na transferência metálica durante a soldagem. Com o objetivo de detectar variações na porosidade ao longo do cordão e prováveis relações com variação na transferência metálica e na composição química do metal de soldatestou-se diferentes tipos de eletrodos (E6013 e E7018 comerciais e um eletrodo tubular revestido rutílico experimental), polaridades e juntas em profundidades simuladas de 50 e 100m. Os resultados mostraram que a porosidade é fortemente dependente do tipo de revestimento do eletrodo, da polaridade da corrente (para os eletrodos rutílicos) e que amesma reduz ao longo do cordão de solda. A análise química do metal de solda e dos sinais de corrente e tensão revelou que essas variações na porosidade estão fortemente relacionadas à oxidação do carbono (formação de CO) e à ocorrência do modo de transferência metálicapor curto-circuito. Além disso, observou-se que o eletrodo E6013 produz soldas molhadas com menor porosidade em relação às soldas feitas com o eletrodo E7018. Este trabalho também discute, de modo introdutório, a influência dos fatores que podem causar maiorformação de CO no início do cordão em relação ao final do mesmo e propõe um modelo que relaciona esses fatores ao surgimento e variações da porosidade nas soldas molhadas.
Abstract: There are many constructions projected and executed to satisfy the most diverse necessities of the human production around the world. A significant parcel of these structures is immersed in aquatic environments, mainly used for gas and oil industries. These structuresare projected to be resistant against innumerous types of damages. Thus, they should be safe to protect the operators and the environment for long time (25 100 years). Hence, it is of great importance that the maintenance and repair of such structures get towards with thestructural engineering requirements. Considering the environment in which they are, the repair and maintenance process becomes difficult, demanding special procedures that have been developed and applied for the petroliferous industry in the last years. Although with the reached evolution, the implemented repair techniques have not complied with the codes requirements. Underwater wet welding (UWW) with coated electrode is the preferred process because it offers advantages over the other available methods. Although underwater wet welding has been successfully applied in some situations, there are problems that have notbeen solved yet. Due to the water influence, this type of weld presents lower mechanical properties than dry welds. Porosity increases as water depth increases; it is difficult for the welder/diver to produce welds due to the conditions imposed from the environment. To minimize these problems, some processes have been tested as, chemical solutions, theapplication of special elements in the electrode covering, operational methods and use of special equipment. It is extremely important, for the evolution of the process, to reduce the porosity in this type of weld. Without porosity, underwater wet welds can be better classified and, therefore, applied in structural repairs and not only in emergencies or simply situations as are used actually. Previous study accomplished in surface conditions using stick electrodes shown that weld metal chemical composition changes along the weld bead. This variation was related to metal transfer mode alterations during welding. With the objective of detect changes in porosity along weld bead and makecorrelations with variations in metal transfer mode and weld metal chemical composition, it was tested different stick electrodes (commercial E6013 and E7018 and a experimental rutile tubular covered electrode), polarities and joints in simulated 50 and 100m water depths. The results shown that weld metal porosity is strongly dependant of electrode covering type, current polarity (for rutile electrodes type) and it reduces along weld bead. Weld metal chemical analysis and current and voltage signal investigation revealed that these porosity variations are strongly related with carbon oxidation (CO formation) and with short circuiting metal transfer mode occurrence. Also, it was observed that E6013 electrodes produce less porosity in UWW than E7018. This work also discusses, in an introductory way, the factors that can produces higher CO formation at the beginning of the weld bead and proposes amodel that makes correlations with this factors and porosity formation and variations in UWW.
Subject: Processos de fabricação
Engenharia mecânica
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/SBPS-7A4HWH
Issue Date: 27-Apr-2007
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