0 UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS LRSS – Laboratório de Robótica, Simulação e Soldagem Curso de Especialização em Soldagem Fabio Brito Bomfim QUALIFICAÇÃO DE PROCEDIMENTO DE SOLDAGEM HETEROGÊNEA: Aço carbono X Inconel® Belo Horizonte 2023 0 Fabio Brito Bomfim QUALIFICAÇÃO DE PROCEDIMENTO DE SOLDAGEM HETEROGÊNEA: Aço carbono X Inconel® Monografia apresentada ao Curso de Especialização em Engenharia de Soldagem da Universidade Federal de Minas Gerais, como requisito parcial à obtenção do título de Especialista em Soldagem. Orientador: Ariel Rodriguez Arias Coorientador: Reginaldo Matias Nunes Belo Horizonte 2023 1 0 Bomfim, Fabio Brito. B695q Qualificação de procedimento de soldagem heterogênea [recurso eletrônico] : aço carbono x Inconel® / Fabio Brito Bomfim. – 2023. 1 recurso online (55 f.: il., color.) : pdf. Orientador: Ariel Rodriguez Arias. Coorientador: Reginaldo Matias Nunes. “Monografia apresentada ao Curso de Especialização em Engenharia da Soldagem da Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais” Bibliografia: f. 54-55. Exigências do sistema: Adobe Acrobat Reader. 1. Soldagem. 2. Aço. 3. Carbono. 4. Indústria. I. Arias, Ariel Rodríguez. II. Nunes, Reginaldo Matias. III. Universidade Federal de Minas Gerais. Escola de Engenharia. IV. Título. CDU: 621.791 Ficha catalográfica elaborada pela bibliotecária Ângela Cristina Silva CRB/6 2361 Biblioteca Prof. Mário Werneck, Escola de Engenharia da UFMG 1 0 1 0 AGRADECIMENTOS Agradeço primeiramente a Deus, por nos abençoar e nos capacitar. Agradeço aos nossos familiares e amigos pelo apoio. Aos amigos Wilian Coelho e Reginaldo Nunes pelo incentivo e contribuição para o meu aprendizado. Aos professores do curso que contribuíram de forma consistente para o nosso desenvolvimento. 1 0 RESUMO Qualificar procedimentos de soldagem é uma das atividades rotineiras das indústrias de bem de capitas, principalmente para aquelas que atuam no mercado de óleo e gás, o nível de exigência e qualidade dos equipamentos fabricados é algo desafiador, principalmente em relação ao controle de qualidade das soldas, mas isso faz todo sentido, por exemplo uma falha em um componente pressurizado pode ser catastrófica tanto para o meio ambiente quanto para a vida humana. Com base nisso, a entrega de equipamentos e soldas com qualidade é vivenciada diariamente por soldadores, técnicos e engenheiros de soldagem. A fim de garantir o sucesso de uma determinada atividade, a qualificação de procedimentos de soldagem se faz necessário para comprovar a eficácia dos parâmetros de soldagem a ser utilizados em certas condições de trabalho. Com base nisso, no decorrer desta monografia serão apresentados os requisitos técnicos e recursos para que seja possível qualificar uma EPS (Especificação de Procedimento de Soldagem) conforme o código normativo DNVGL-ST-F101. Ao fim deste trabalho, com os resultados dos testes mecânicos previamente estabelecidos e comprovado a eficácia da metodologia proposta é possível escrever uma EPS, com todas as variáveis essenciais, não essenciais e suplementares (quando aplicável), com suas respectivas faixas qualificadas, de acordo com os requerimentos estabelecidos no referido código normativo. Palavras-chave: soldagem; qualidade; qualificação; EPS. 1 0 ABSTRACT Qualifying welding procedures is one of the routine activities of capital-rich industries, especially for those that operate in the oil and gas market. The level of demand and quality of manufactured equipment is somewhat challenging, especially in relation to the quality control of welds, but this makes perfect sense, for example a failure in a pressurized component can be catastrophic for both the environment and human life. Based on this, the delivery of quality equipment and welds is experienced daily by welders, technicians and welding engineers. In order to guarantee the success of a given activity, the qualification of welding procedures is necessary to prove the effectiveness of the welding parameters to be used in certain working conditions. Based on this, throughout this monograph the technical requirements and resources will be presented so that it is possible to qualify an WPS (Welding Procedure Specification) according to the normative code DNVGL-ST-F101. At the end of this work, with the results of previously established mechanical tests and proven effectiveness of the proposed methodology, it is possible to write an WPS, with all essential, non-essential and supplementary variables (when applicable), with their respective qualified ranges, in accordance with the requirements established in the aforementioned normative code. Keywords: welding; quality; qualification; WPS. 1 0 LISTA DE TABELAS Tabela 1 – Composição química dos materiais ......................................................... 29 Tabela 2 – Propriedades mecânicas dos materiais ................................................... 29 Tabela 3 – Composição química do consumível ASME SFA 5.14 ERNiCrMo-3 ....... 30 Tabela 4 – Limite de resistência do metal de adição (típico) ..................................... 30 Tabela 5 – Parâmetros de soldagem da peça de teste 1 .......................................... 44 Tabela 6 – Parâmetros de soldagem da peça de teste 2 .......................................... 45 Tabela 7 – Ensaio de Tração Transversal a Peça de Teste ...................................... 47 Tabela 8 – Ensaio de Tração metal de solda das Peças de Teste ............................ 47 Tabela 9 – Ensaio de dobramento lateral .................................................................. 47 Tabela 10 – Resultados ensaio de Impacto .............................................................. 48 Tabela 11 – Resultados ensaio de dureza ................................................................ 49 1 0 LISTA DE FIGURAS Figura 1 – Geometria da junta ................................................................................... 15 Figura 2 – Posição do eletrodo ou tocha ................................................................... 16 Figura 3 – Posição do eletrodo ou tocha ................................................................... 17 Figura 4 – Posição do chanfro e face da raiz ............................................................ 17 Figura 5 – Reforço da Face e Raiz ............................................................................ 18 Figura 6 – Partes de uma Solda (Seção Transversal) ............................................... 18 Figura 7 – Posições para qualificação – Soldagem de Tubos ................................... 19 Figura 8 – Esquema do processo de soldagem GTAW ............................................ 23 Figura 9 – Esquema do processo de soldagem GMAW ............................................ 24 Figura 10 – Modos de transferência de acordo com a classificação do IIW .............. 25 Figura 11 – Peças de teste........................................................................................ 29 Figura 12 – Exemplos de contaminação da soldagem da raiz .................................. 31 Figura 13 – Fonte de soldagem XMT 350 Mpa ......................................................... 32 Figura 14 – Traçagem da linha de corte na seção transversal das peças de teste ... 33 Figura 15 – Corte das peças de teste ....................................................................... 33 Figura 16 – Seção transversal das peças de teste pós usinagem ............................ 33 Figura 17 – Seção transversal das peças pós montagem ......................................... 34 Figura 18 – Formulário de pEPS ............................................................................... 37 Figura 19 – Peça de teste posicionado na bancada .................................................. 38 Figura 20 – Localização para retirada dos corpos de prova ...................................... 40 Figura 21 – Dimensões padronizadas de corpo de prova de tração ......................... 41 Figura 22 – Dimensões padrão de corpo de prova de tração transversal a solda..... 42 Figura 23 – Dimensão padrão para corpos de prova de impacto .............................. 42 Figura 24 – Dimensões padronizadas de corpo de prova para dobramento ............. 43 Figura 25 – Corpo de prova para ensaio de dureza .................................................. 43 Figura 26 – Croqui seção transversal da peça de teste 1 ......................................... 46 Figura 27 – Croqui seção transversal da peça de teste 2 ......................................... 46 Figura 28 – Localização dos pontos para medição de dureza .................................. 49 Figura 29 – Aspecto macrográfico da seção transversal da peça de teste 1 ............ 50 Figura 30 – Aspecto macrográfico da seção transversal da peça de teste 2 ............ 50 Figura 31 – Aspecto microestrutural da peça de teste 1 ........................................... 51 Figura 32 – Aspecto microestrutural da peça de teste 2 ........................................... 51 1 0 LISTA DE ABREVIATURAS Ed. – Edição Ex. – Exemplo P. – Página Rev. – Revisado V. – Volume LISTA DE SIGLAS API – American Petroleum Institute ARBL – Aços de alta resistência e de baixa liga ASME – American society of mechanical engineers ASTM – American Society for Testing and Materials AWS - American Welding Society BPV – Boiler and Pressure Vessel BPVC – Boiler and Pressure Vessel Code CP – Corpo de Prova DNV – Det Norske Veritas DNVGL – Det Norske Veritas Germanischer Lloyd ENDs – Ensaios não Destrutivos EPS – Especificação do Procedimento de Soldagem FBTS - Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem FCAW – Flux Cored Arc Welding GMAW – Gas Metal Arc Welding GTAW – Gas Tungsten Arc Welding IIW - International Institute of Welding ISO - International Organization for Standardization Kgf – Kilograma força MAG - Metal Active Gas MIG - Metal Inert Gas mm - Milimetro MPa – Mega Pascoal RQPS – Registro da Qualificação do Procedimento de Soldagem SAE – Society of Automotive Engineers SMAW – Shielded Metal Arc Welding SNQC – Sistema Nacional de Qualificação e Certificação TIG – Tungsten Inert Gas UNS – Unified Numbering System WPS – Welding Procedure Specification ZAC – Zona Afetada pelo Calor ZTA – Zona termicamente afetada SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 13 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .................................................................................. 14 2.1 Conceitos Gerais ............................................................................................... 14 2.2 Termos e definições .......................................................................................... 15 2.3 Materiais ............................................................................................................. 20 2.4 Soldagem ........................................................................................................... 22 2.4.1 Processo de soldagem GTAW ...................................................................... 22 2.4.2 Processo de soldagem GMAW ...................................................................... 23 2.5 Consumíveis de soldagem ............................................................................... 25 3 METODOLOGIA .................................................................................................... 27 3.1 Plano de qualificação da EPS .......................................................................... 28 3.2 Peças de Teste .................................................................................................. 28 3.3 Metais de adição ................................................................................................ 30 3.4 Gás de proteção ................................................................................................ 30 3.4.1 Equipamento de Soldagem............................................................................ 32 3.4 Procedimentos adotados .................................................................................. 32 3.4.1 Requisitos de qualificação ............................................................................ 34 3.4.2 Técnica de Soldagem ..................................................................................... 36 3.4.3 Ensaios não destrutivos ................................................................................ 39 3.4.4 Amostras para ensaios e testes .................................................................... 39 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................................ 43 4.1 Ensaios Destrutivos .......................................................................................... 46 4.2 Exame Metalográfico - Macrografia e micrografia .......................................... 49 4.3 Considerações finais ........................................................................................ 52 5 CONCLUSÕES ...................................................................................................... 53 REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 54 13 1 INTRODUÇÃO A soldagem é um dos processos de manufatura mais utilizados na indústria, em uma ampla gama de aplicações, desde a união microscópica de componentes eletrônicos até a união de chapas de grande espessura em equipamentos de grande porte, como plataformas marítimas ou tubulações pressurizadas. Os métodos de soldagem e as características das juntas soldadas podem variar significativamente para aplicações específicas, dependendo de fatores como: a forma, espessura e geometria das peças a serem soldadas; o tipo de material ou materiais a serem unidos; o processo de soldagem a ser utilizado; o tipo de desempenho esperado dos componentes soldados nas condições de serviço, que podem incluir solicitações estáticas de grande intensidade, solicitações dinâmicas ou cíclicas, calor ou meio corrosivo. O estudo da adequação de um procedimento de soldagem a uma aplicação específica é complexo e requer experiência do profissional envolvido. Embora para a maioria das aplicações industriais existam referências básicas na literatura, na prática existem muitas variáveis envolvidas em um procedimento de soldagem que são difíceis de prever. Por isso, antes de realizar uma soldagem, é importante qualificar o procedimento, principalmente quando a aplicação envolve risco de vida, como em componentes pressurizados. A qualificação de um procedimento de soldagem (EPS) pode ser realizada por diferentes códigos de fabricação, como AWS, ASME, ISO ou DNV entre outras. Basicamente, significa simular uma condição real de soldagem e testar um ou mais corpos de prova por meio de ensaios destrutivos que avaliam as propriedades mecânicas requeridas na aplicação de acordo com o código do projeto. Este trabalho visa demonstrar como é realizada a qualificação de um procedimento de soldagem exclusivo para reparo de soldas conforme o código normativo DNVGL-ST-F101, que é aplicado à soldagem de componentes pressurizados na extração de petróleo em águas ultra profundas, e também demonstrar que uma junta reparada não terá perdas de propriedades mecânicas e metalúrgicas nas zonas termicamente afetadas - ZTA. Esses componentes são feitos de materiais de aço carbono e aço carbono de baixa liga revestidos internamente com ligas de níquel, que são usados em situações extremas de temperatura e pressão. 14 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 Conceitos Gerais O cumprimento do requisito de qualidade de uma junta soldada envolvendo materiais metálicos na fabricação de estruturas, máquinas, equipamentos entre outros começa pelo sucesso da qualificação adequada de um procedimento de soldagem. Segundo Modenesi, (2005), a falta ou o não cumprimento de regulamentações nas diferentes etapas de um processo de fabricação pode causar acidentes e outros problemas, com graves consequências para todos os envolvidos, incluindo produtores, usuários, população em geral e meio ambiente. Portanto, um dos objetivos primários de um código é prevenir acidentes que poderiam resultar em morte de pessoas, perdas materiais e poluição. Além disso, o uso bem-sucedido de códigos e normas pode resultar em uma produção mais uniforme, melhor controle de qualidade, maior rastreabilidade e possibilidade de correção de falhas em produtos, além de um método de produção mais sistemático. Em operações de soldagem, a qualidade de uma junta soldada depende da correta seleção do processo de soldagem e dos parâmetros de soldagem adequados, de forma a minimizar as tensões residuais e evitar descontinuidades. Essas descontinuidades podem se tornar defeitos inaceitáveis, comprometendo a segurança e a qualidade da junta (Rodrigues et al, 2022). Assim, as normas de soldagem padronizam a execução do processo de soldagem para garantir a qualidade necessária. Para isso, elas padronizam os materiais, como a definição dos metais de base e consumíveis, as técnicas de soldagem, a certificação de pessoal entre outros. No Brasil os códigos de soldagem mais usuais empregados na indústria de óleo e gás são: AWS D1.1 (Structural Welding Code – Steel); ASME IX (Qualification Standard for Welding, Brazing, and Fusing Procedures); N-133 (Soldagem); N-1852 (Estruturas Oceânicas - Fabricação e Montagem de Unidades Fixas); DNVGL-ST-F101 (Submarine pipeline systems), sendo esta última a referência para o desenvolvimento deste trabalho. A norma DNVGL-ST-F101 é abrangente e fornece orientação e requisitos para o desenvolvimento de conceitos de projeto, construção, operação e lançamento de dutos. Ela não se limita apenas aos conceitos de soldagem e qualificação de procedimentos, mas também inclui requisitos para outros aspectos importantes, como: 15 Seleção de materiais; Projeto de estruturas; Métodos de construção; Ensaios e inspeção. A adoção de normas de soldagem é uma prática essencial para garantir a qualidade das juntas soldadas em aplicações críticas, como a indústria de óleo e gás. 2.2 Termos e definições A compreensão dos termos e definições utilizados na soldagem é essencial para a interpretação de documentos técnicos e processos de fabricação que envolvem a soldagem. As normas de terminologia para soldagem apresentam definições semelhantes para os mesmos termos, como a AWS A3.0, a ISO 17659, a PETROBRAS N-1438 e a NBR 10474. A seguir, são apresentadas algumas definições sobre terminologia extraído dessas normas que são que são fundamentais para o entendimento deste trabalho. Abertura da raiz: separação entre os componentes a serem unidos na raiz da junta; Ângulo do bisel: ângulo formado entre a borda preparada do componente e um plano perpendicular à superfície deste componente; Ângulo do chanfro: ângulo integral entre as bordas preparadas dos componentes; Bisel: borda do componente a ser soldado, preparada na forma angular; Face da raiz: parte da face do chanfro adjacente à raiz da junta; Figura 1 – Geometria da junta Fonte: PETROBRAS, 2013, p. 20 16 Ângulo de arraste: ângulo de deslocamento quando o eletrodo está apontando para a direção oposta à da progressão da solda. Ângulo de avanço: ângulo de deslocamento quando o eletrodo está apontando para a direção da progressão da solda. Ângulo de deslocamento (para tubos): ângulo formado entre o eletrodo e a linha de referência tangente do tubo, no plano comum ao eixo da solda. Ângulo de trabalho (para tubos): ângulo formado entre o eletrodo e a linha tangente do tubo, no plano comum ao eixo da solda. Progressão da solda: sentido em que se executa a soldagem ao longo de uma junta, quando esta junta é posicionada na vertical, a progressão pode ser ascendente ou descendente. Figura 2 – Posição do eletrodo ou tocha Fonte: ABNT, 2015, p. 10 Camada: deposição de um ou mais passes consecutivos dispostos lados a lado. Cobre junta: material colocado na parte posterior da junta a ser soldada, para suportar o metal fundido, durante a soldagem. Passes de solda: progressão simples de uma operação de soldagem ou revestimento. O resultado de um passe é um cordão de solda. 17 Figura 3 – Posição do eletrodo ou tocha Fonte: ABNT, 2015, p. 10 Chanfro: abertura devidamente preparada, na superfície de uma peça ou entre dois componentes, para conter a solda. Face do chanfro: superfície de um componente preparada previamente, para conter a solda. Figura 4 – Posição do chanfro e face da raiz Fonte: ABNT, 2015, p. 12 Reforço de solda: material depositado em excesso, além do necessário para preencher a junta. 18 Figura 5 – Reforço da Face e Raiz Fonte: PETROBRAS, 2013, p. 29 Face de fusão: superfície do metal de base a ser fundida durante a soldagem. Linha de fusão: interface entre a zona de fusão e o metal de base. Metal de base: material a ser soldado, brasado ou cortado. Metal de solda: região fundida durante a soldagem. Zona afetada pelo calor: região do metal de base que não foi fundida durante a soldagem, mas cujas microestruturas e propriedades mecânicas foram alteradas devido ao calor de soldagem. Profundidade de fusão: área fundida do metal de base, determinada sobre a seção transversal da solda. Figura 6 – Partes de uma Solda (Seção Transversal) Fonte: PETROBRAS, 2013, p. 28 Posição de teste de soldagem: a orientação de uma junta para a soldagem de um procedimento ou teste de qualificação de um soldador. Uma representação 19 simbólica para as posições de teste para soldas de chanfros são 1G, 2G, 3G, 4G, 5G, 6G e 6GR. Figura 7 – Posições para qualificação – Soldagem de Tubos Fonte: AWS, 1994, p. 61 Gás de purga: gás utilizado para criar uma atmosfera protetora da poça de fusão, pelo lado oposto em que a solda está sendo feita, promovendo sua contenção durante a soldagem. Aporte térmico ou energia de soldagem: energia fornecida pelo arco elétrico à peça soldada em determinado comprimento; Atmosfera protetora: envoltório de gás que circunda a parte a ser soldada, com a finalidade de proteger a poça de fusão; Atmosfera redutora: atmosfera protetora quimicamente ativa que, em elevadas temperaturas, reduz óxidos ao seu estado metálico; Corpo-de-Prova: amostra retirada de uma peça de teste para executar ensaios mecânicos, químicos ou metalográficos. 20 Peça de teste: peça soldada para qualificação de procedimento de soldagem ou para qualificação de soldadores ou operadores de soldagem ou ainda para efeito de teste de produção. Especificação de Procedimento de Soldagem – EPS: documento escrito emitido pela executante dos serviços, com base nas especificações do projetista, dos consumíveis, dos metais de base, provendo as variáveis de soldagem necessárias para produção de juntas soldadas com as mesmas propriedades e características da junta ensaiada na qualificação. Registro de Qualificação do Procedimento de Soldagem – RQPS: documento, emitido pela executante dos serviços, onde são registrados os valores reais dos parâmetros de operação de soldagem da peça de teste e os resultados de ensaios de qualificação. 2.3 Materiais A exploração, produção e processamento de petróleo e gás ocorrem em ambientes adversos, incluindo alta pressão, temperatura e compostos corrosivos. Portanto, a escolha de materiais apropriados é vital para garantir a segurança operacional e a integridade das instalações. Os materiais a serem empregados na indústria offshore são designados por códigos normativos. Segundo Rodrigues et al (2022), cada código de projeto traz os requisitos específicos e adequados para que seus equipamentos trabalhem nas condições operacionais requeridas, como os requisitos de soldagem prescritos por eles. Geralmente os aços são os materiais frequentemente preferidos devido às suas propriedades mecânicas, durabilidade e disponibilidade. Dentre os materiais utilizados na indústria offshore destacam se os aços carbono de alta resistência e de baixa liga (ARBL), estes aços são amplamente utilizados devido à sua disponibilidade e custo relativamente baixo. Eles são adequados para ambientes menos agressivos, como tubulações e estruturas. Exemplos destes aços que vem sendo bastante utilizado neste ramo de atividade é o DNVGL SMLS 450 SFPD (API 5L X65) e o ASTM A694 Gr F65, estes aços têm como características boa resistência mecânica, aliada a uma boa tenacidade, ductilidade e soldabilidade. No entanto, são suscetíveis à corrosão em ambientes mais hostis. 21 Para estes ambientes hostis onde os aços são sensíveis a corrosão uma opção seria a substituição total do material, entretanto o custo pode inviabilizar esta troca. Uma solução viável, visando a redução de custos são as técnicas de proteção superficial de componentes, tais como: metalização por aspersão térmica, galvanização, cladeamento, eletrodeposição, pintura, difusão, redução química (niquelação) e soldagem para revestimento (SANTOS, MACIEL e SANTANA, 2015). Segundo Santos, Maciel e Santana (2015), dentre as técnicas, a do revestimento por soldagem é bastante atrativa por oferecer a proteção através da aplicação de revestimentos unidos metalurgicamente ao substrato. O revestimento por soldagem (“weld overlay”) é, portanto, um processo em que uma camada de uma liga metálica é depositada sobre uma base metálica diferente (soldagem dissimilar), com o objetivo de obter propriedades, em geral, mecânicas e químicas, e dimensões desejadas, podendo se definir como principal resultado, a criação de superfícies com características especiais. Estes revestimentos de solda, comumente chamados de “cladding”, com espessura variando entre 2 e 20 mm, podem ser obtidos utilizando-se uma variedade de processos de soldagem. (SMITH, 2012). Uma das opções de material que possuem alta resistência à corrosão e mecânica e que são frequentemente utilizadas como metais de adição para revestimentos protetores em componentes e equipamentos da indústria do petróleo e gás natural são as ligas de níquel. Segundo a norma técnica Petrobras N-133, rev. N, as ligas de níquel são utilizadas em aplicações na qual é necessário combinar média ou alta resistência mecânica e excelente resistência à corrosão em altas temperaturas. As ligas de níquel podem ser aplicadas em ampla faixa de temperaturas, desde as criogênicas até 800 ºC, podendo em alguns casos chegar até 1200 ºC. (PETROBRAS, 2015) Uma das formas de classificar as ligas de níquel são pela composição química (níquel comercialmente puro, ligas Ni-Cu, ligas Ni-Mo, ligas Ni-Cr, ligas Ni-Cr-Mo, ligas Ni-Cr- Fe e ligas Ni-Fe-Cr). A designação destas ligas é mencionada pela sua classificação da SAE / ASTM (UNS - Unified Numbering System) ou, mais comumente, pela sua patente, como por exemplo, Monel® 400 (N04400), Inconel® 625 (N06625), Hastelloy® C4 (N06455), dentre outros. O código entre parênteses corresponde ao “Unified Numbering System for Metals and Alloys” - SAE/ASTM. 22 2.4 Soldagem Existem diversos termos que definem a soldagem, entretanto todas as definições são equivalentes entre si. Segundo a norma AWS D1.1 – Structural Welding Steel, a soldagem é um processo que visa obter a união localizada pelo aquecimento localizado até uma temperatura adequada, com ou sem a aplicação de pressão e de metal de adição. Atualmente existem muitos processos de soldagem, segundo Okumura e Taniguchi (1982), estima se que existem em escala comercial mais de cinquenta processos de soldagem e é usual classificá-los, por exemplo conforme o tipo de fonte de energia empregado, o processo físico envolvido ou ainda segundo alguma determinada característica. De forma genérica, os processos de soldagem são divididos em três grandes classes: Soldagem por fusão – processo no qual as partes são fundidas por meio de energia elétrica ou química, sem aplicação de pressão. Soldagem por pressão - processo no qual as partes são coalescidas e pressionadas uma contra a outra. Brasagem – processo no qual as partes são unidas por meio de uma liga metálica de baixo ponto de fusão. Será abordado neste trabalho somente a soldagem por fusão a arco elétrico, limitado aos processos GTAW e GMAW. 2.4.1 Processo de soldagem GTAW O processo GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) conhecido também como TIG (Tungsten Inert Gas) é um processo de união de materiais que utiliza um arco elétrico estabelecido entre um eletrodo de tungstênio não consumível e a peça a ser soldada. A proteção do eletrodo e da zona da solda é feita por um gás inerte, geralmente argônio. O gás inerte sustenta o arco elétrico e protege a poça de fusão da contaminação atmosférica (MODENESI, MARQUES, 2011). De acordo com Modenesi e Marques (2011), a soldagem GTAW pode ser usada na forma manual ou mecanizada, e é considerada como um dos processos de soldagem a arco que permite um melhor controle das condições operacionais. Isso 23 permite que a soldagem seja realizada com precisão e acabamento superior, mesmo em juntas de difícil acesso. O processo é amplamente utilizado para soldagem de aço inoxidável, alumínio, magnésio, cobre e materiais reativos, como titânio e tântalo; também pode ser usado para soldagem de aço carbono e baixa liga, sobretudo em passes de raiz (ASM HANDBOOK, 1993). Segundo Zeemann et al (2023), o processo GTAW é muito utilizado para a soldagem de chapas com menos de 10 mm de espessura e em passes de raiz, especialmente em juntas estreitas como, por exemplo, em tubulações; pode ser operado com metal de adição (varetas ou arames em bobina) ou de forma autógena (sem metal de adição). No entanto, a soldagem GTAW é comumente relacionada à baixa produtividade quando utilizada na sua configuração tradicional. Isso ocorre porque o processo requer um maior tempo de preparação e execução do que outros processos de soldagem. Apesar da baixa produtividade, a soldagem GTAW é preferível a sua utilização em soldagem de responsabilidade, pois produz soldas com baixo nível de defeitos, sem escórias, bom acabamento superficial e taxa de respingos praticamente nula. Figura 8 – Esquema do processo de soldagem GTAW Fonte: MODENESI e MARQUES, 2011, p. 15 2.4.2 Processo de soldagem GMAW O processo GMAW (Gas Metal Arc Welding), conhecido também como MIG/MAG (Metal Inert Gas / Metal Active Gas) é processo no qual se utiliza o calor de um arco elétrico para fundir a peça de base e o eletrodo consumível. É um processo 24 que tem alimentação constante e automatizada do arame, que é puxado por um tracionador e levado até a tocha de soldagem. Ainda de acordo com Modenesi, Marques e Bracarense (2011): É um processo em que a união de peças metálicas é produzida pelo aquecimento destas com um arco elétrico estabelecido entre um eletrodo metálico nú, consumível, e a peça de trabalho. A proteção do arco e da região da solda contra contaminação pela atmosfera é feita por um gás ou misturas de gases, que podem ser inertes ou ativos. No Brasil, o processo é referido como MIG (Metal Inert Gas) quando a proteção usada é inerte ou rica em gases inertes ou MAG (Metal Active Gas) quando o gás usado é ativo ou contém misturas ricas em gases ativos (MODENESI, MARQUES E BRACARENSE, 2011, p. 233). Figura 9 – Esquema do processo de soldagem GMAW Fonte: MODENESI e MARQUES, 2011, p. 19 Nesse processo, o metal fundido na ponta do arame precisa se transferir para a poça de fusão. Essa transferência é influenciada pela configuração dos parâmetros de soldagem. Segundo Modenesi (2012), para o processo GMAW, existem 3 formas básicas de modo de transferência, sendo elas: transferência por curto-circuito, transferência globular e transferência por Spray (aerossol ou goticular). Ainda, segundo Modenesi (2012), outros modos existem em função do uso de equipamentos modernos de soldagem, que impõem mudanças em valores de corrente e velocidade de alimentação de arame (transferência com corrente pulsada, por exemplo). Transferência pulsada é o tipo de transferência controlada mais usado no processo GMAW. Esse tipo de transferência é aproximadamente globular, mas é mais estável e uniforme do que a transferência globular convencional. 25 A transferência pulsada é obtida pela pulsação da corrente de soldagem em dois patamares: um inferior à corrente de transição e outro superior a esta. Durante o período em que a corrente é baixa, uma gota se forma e cresce na ponta do arame. Quando a corrente salta para o valor elevado, a gota é transferida para a poça de fusão. Uma limitação da transferência pulsada é a introdução de novas variáveis no processo GMAW, como a frequência de pulsação, a largura do pulso e a corrente de base. Essas variáveis dificultam a seleção e otimização dos parâmetros de soldagem. (MODENESI, MARQUES E BRACARENSE, 2011, p. 239). A figura 10 demostra alguns modos de transferência, segundo a classificação do IIW, citado por Modenesi (2012): Figura 10 – Modos de transferência de acordo com a classificação do IIW Fonte: MODENESI, 2012 2.5 Consumíveis de soldagem Consumíveis de soldagem são todos os materiais utilizados para depositar ou proteger o metal de solda. Além dos eletrodos, varetas e arames, os gases de proteção e fluxos também são considerados consumíveis de soldagem. Para garantir a uniformidade das características dos consumíveis de soldagem, eles devem atender a normas específicas que estabelecem padrões. 26 Os consumíveis de soldagem normalmente utilizados na indústria brasileira são regulamentados pelo código ASME II Part C juntamente com outras especificações AWS, ISO ou outra norma de soldagem reconhecida. De acordo com o código ASME II Part C, as seguintes especificações para consumíveis são: AWS A5.1 Eletrodos de aço-carbono para soldagem manual a arco com eletrodos revestidos. AWS 5.2 Varetas de aço-carbono e baixa liga para soldagem oxigás. AWS A5.3 Eletrodos de alumínio e suas ligas para soldagem manual a arco com eletrodos revestidos AWS A5.4 Eletrodos revestidos de aço inoxidável para soldagem a arco com eletrodos revestidos AWS A5.5 Eletrodos de aço baixa liga para soldagem a arco com eletrodos revestidos AWS A5.6 Eletrodos cobertos de cobre e ligas de cobre para soldagem a arco AWS A5.7 Varetas e arames de cobre e ligas de cobre AWS A5.8 Metais de adição para brasagem e solda brasagem AWS A5.9 Varetas e arames de aço inoxidável para soldagem AWS A5.10 Varetas e arames de soldagem de alumínio e ligas de alumínio AWS A5.11 Eletrodos de níquel e ligas de níquel para soldagem a arco por eletrodo revestido AWS A5.12 Eletrodos de tungstênio e ligas de tungstênio para soldagem a arco e corte AWS A5.13 Eletrodos revestidos para soldagem de revestimentos AWS A5.14 Varetas e arames de níquel e ligas de níquel para soldagem AWS A5.15 Eletrodos e varetas para soldagem de ferro fundido AWS A5.16 Eletrodos e varetas para soldagem de titânio e ligas de titânio AWS A5.17 Eletrodos e fluxos para soldagem a arco submerso AWS A5.18 Varetas e arames de aço-carbono para soldagem a arco com proteção gasosa AWS A5.20 Arames tubulares de aço-carbono para soldagem a arco AWS A5.21 Varetas e arames para soldagem de revestimento AWS A5.22 Arames tubulares de aço inoxidável para soldagem a arco e varetas tubulares de aço inoxidável para soldagem pelo processo TIG 27 AWS A5.23 Eletrodos de aço baixa liga e fluxos para soldagem a arco submerso AWS A5.24 Eletrodos e varetas para soldagem de zircônio e ligas de zircônio AWS A5.25 Eletrodos de aço-carbono e aços baixa liga e fluxos para soldagem por eletroescória. AWS A5.26 Eletrodos de aço-carbono e aços baixa liga e fluxos para soldagem por eletrogás. AWS A5.28 Arames e varetas de aços baixa liga para soldagem a arco com proteção gasosa AWS A5.29 Arames tubulares de aços baixa liga para soldagem a arco AWS A5.31 Fluxos para brasagem e solda brasagem. AWS A5.32 Gases para proteção gasosa. Cada uma dessas especificações classifica os consumíveis cobertos por ela de acordo com critérios próprios, que podem ser composição química, propriedades mecânicas ou outros. Além da classificação, cada especificação estabelece requisitos próprios para os tipos de teste a serem aplicados, identificação, tolerâncias de fabricação e embalagem, entre outros. 3 METODOLOGIA O presente trabalho aborda uma qualificação de procedimento de soldagem - EPS - envolvendo os processos de soldagem GTAW e GMAW, que será aplicado exclusivamente em eventuais reparos em soldas de união entre tubulações fabricadas em aço carbono DNVGL SMLS 450 SFPD + Clad 625 (CRA UNS N06625) com ASTM A694 F65 + Clad 625 (CRA UNS N06625) Overlay, essas tubulações compõem equipamentos submarinos para produção e injeção de petróleo em águas profundas ~2100 metros. Neste capítulo será abordado a sistemática para qualificação do procedimento de soldagem proposto, procurando detalhar cada etapa do processo desde a concepção do projeto até a entrega do procedimento qualificado e aprovado por um engenheiro de soldagem 28 3.1 Plano de qualificação da EPS Para a qualificação de um procedimento de soldagem é necessário saber para qual finalidade é aquela qualificação, ou seja, conhecer o produto final, isto se torna fundamental para um bom planejamento da qualificação de um procedimento de soldagem conforme as diretrizes dos códigos normativos aplicáveis. Na qualificação do procedimento proposto neste trabalho está sendo utilizado como código normativo principal a norma DNVGL-ST-F101 - Submarine Pipeline Systems, edição 2017. Esse código, assim como outros determinam critérios e os meios de como deve ser conduzida a qualificação de procedimentos de soldagem assegurando assim a qualidade e o cumprimento das variáveis essenciais requeridas para o projeto. Após a identificação do código aplicável para a qualificação de procedimentos de soldagem, é necessário analisar minuciosamente esse código para identificar os requisitos a serem atendidos. Os principais recursos e requisitos para a qualificação de um procedimento de soldagem serão detalhados nas seções subsequentes. 3.2 Peças de Teste O dimensionamento das peças de teste é realizado conforme as premissas do projeto, basicamente os códigos de qualificação trabalham com faixas de espessuras e diâmetros padronizados e dependendo do código normativo, agrupamento de materiais. Para a confecção das peças de testes a serem utilizados na qualificação deste procedimento de soldagem foram utilizados tubos laminados para os materiais DNVGL SMLS 450 SFPD + Clad 625 (CRA UNS N06625) temperado e revenido e tubos forjados para os materiais ASTM A694 F65 + Clad 625 (CRA UNS N06625) Overlay também temperados e revenidos, cujos diâmetros externos e espessuras são respectivamente 280mm e 31,85mm. A escolha destes materiais foi proposital, uma vez que são os mesmos materiais utilizados nas linhas de produção do equipamento a ser soldado. A composição química e propriedades mecânicas devem atender aos valores estabelecidos nas suas respectivas normas de fabricação do material DNVGL-ST-F101 Grau SMLS DNV 450 e ASTM A694 F65. Estes valores são citados nas tabelas 1 e 2 a seguir. 29 Tabela 1 – Composição química dos materiais Material Composição, % (máximo) DNVGL 450 C Si Mn P S V Nb Ti Outros 0,18 0,45 1,70 0,025 0,015 0,09 0,05 0,06 * ASTM A694 F65 0,26 0,15 - 0,35 1,4 0,025 0,015 - - - - * A soma de nióbio, vanádio e titânio não deve exceder 0,15%. *Cu ≤ 0.50%; Ni ≤ 0.50%; Cr ≤ 0.50%; Mo ≤ 0.50%; B ≤ 0.0005%. Fonte: Adaptado de DNVGL, 2017, p. 155; ASTM, 1999, p. 2 Tabela 2 – Propriedades mecânicas dos materiais DNV 450 ASTM A694 Gr F65 Limite de resistência - MPa 535 - 760 535 mín. Limite de escoamento - MPa 450 - 570 450 mín. e/r - máx 0,93 - Alongamento Af (% min.)* 𝐴0,2 Af = 1,940 𝑈0,9 20 * Af = alongamento; A = área do corpo de prova em mm²; U = limite de resistência em MPa Fonte: Adaptado de DNVGL, 2017, p. 155; ASTM, 1999, p. 1 As figuras abaixo evidencia os tubos de testes que foram reservados para a preparação dos corpos de prova, este registro se dá antes das etapas de corte e usinagem dos mesmos. Figura 11 – Peças de teste Fonte: Fotografia da autor (2023) 30 3.3 Metais de adição Os metais de adição (varetas e arames) devem atender primeiramente dentre outros requisitos, no mínimo a resistência mecânica do metal de base e neste caso por se tratar de soldagem de componentes com revestimento interno com inconel, o consumível selecionado deve apresentar resistência a corrosão na raiz da solda em igual a resistência do revestimento interno. Os consumíveis selecionados para a soldagem foram varetas e arames de liga de níquel, com bitolas de, respectivamente, 2,4mm e 1,1mm, ambos com denominação ASME SFA 5.14 ERNiCrMo-3 (N06625). As Tabelas 3 e 4 indicam, respectivamente, sua composição química e limite de resistência do metal de solda na condição “como soldado”, especificados na norma ASME II part C. Tabela 3 – Composição química do consumível ASME SFA 5.14 ERNiCrMo-3 Composição % (máximo) Carbono 0,1 Manganês 0,5 Ferro 5,0 Fósforo 0,02 Enxofre 0,015 Silício 0,5 Cobre 0,5 Níquel 58,0 min. Alumínio 0,4 Titânio 0,4 Cromo 20,0 - 23,0 Nióbio + Tântalo 3,15 - 4,15 Molibdênio 8,0 - 10,0 Outros 0,5 Fonte: Adaptado de ASME, 2023a, p. 446 Tabela 4 – Limite de resistência do metal de adição (típico) Limite de resistência - MPa 760 mín Fonte: Adaptado de ASME, 2023a, p. 463 Comparando-se os valores da tabela 2 com a tabela 4, pode ser verificado que o valor limite de resistência do metal depositado atende àqueles especificados para o metal de base. 3.4 Gás de proteção Processos de soldagem como os que serão utilizados na qualificação deste 31 procedimento necessita de gás de proteção para evitar que os gases da atmosfera reajam quimicamente com a poça de fusão durante a execução da soldagem. A classificação, designação e pureza dos gases de proteção e de purga devem estar em conformidade com a ISO 14175. A utilização de uma atmosfera de proteção no interior dos tubos (gás de purga) durante a soldagem é um recurso utilizado para garantir a qualidade da raiz da solda na junta realizada. A purga é realizada utilizando um gás inerte, como o argônio ou o hélio. Esses gases são inertes à oxidação e à corrosão, portanto, não reage com as ligas de níquel por exemplo. A norma DNVGL-ST-F101 não especifica os teores dos gases a serem aplicados durante a soldagem, assim conforme a disponibilidade no momento da qualificação deste procedimento foi utilizado para o processo GTAW 100% de Ar e para o processo GMAW a mistura 70%Ar + 30%He. Para evitar quaisquer riscos de contaminação da raiz das soldas foi estabelecido que o gás de purga seria retirado após 8mm de metal de solda depositado e o teor máximo permitido de oxigênio seria de 500PPM esse valor é apenas uma referência, uma vez que a norma DNV-ST-F101 não especifica tal valor. Abaixo uma referência de contaminação de raiz de soldas de tubulações em função de diferentes teores de oxigênio no gás de purga. Figura 12 – Exemplos de contaminação da soldagem da raiz Fonte: PETROBRAS, 2015, p. 59 32 3.4.1 Equipamento de Soldagem Segundo a norma DNVGL-ST-F101, o equipamento de soldagem é uma variável essencial, ou seja, o mesmo modelo de equipamento utilizado durante a qualificação do procedimento deverá ser usado nas soldas de produção. (DNVGL, 2017) A fonte de soldagem utilizada para soldagem das peças de teste foi uma fonte inversora XMT 350 Mpa Auto-line do fabricante Miller (figura 13). Esta fonte é aplicável para soldagem nos processos GTAW, GMAW, FCAW, SMAW, e para corte por eletrodo de grafite e goivagem. Figura 13 – Fonte de soldagem XMT 350 Mpa Fonte: Fotografia da autor (2023) 3.4 Procedimentos adotados Para o desenvolvimento desta qualificação primeiramente as peças de teste foram concebidas na condição de soldadas e aprovadas nos ensaios: visual, líquido penetrante e radiografia para garantir que não houvesse defeitos que pudessem comprometer as etapas posteriores. A partir deste momento deu se início ao processo de corte e usinagem das juntas das peças de teste, simulando uma condição real nas soldas de produção. Abaixo as etapas a cumprir para a preparação das peças de teste. 33 Etapa 1 - Traçar a linha de corte nas peças de testes previamente soldadas. Figura 14 – Traçagem da linha de corte na seção transversal das peças de teste Fonte: Elaborado pelo autor Etapa 2 – Cortar as peças de testes. Figura 15 – Corte das peças de teste Fonte: Elaborado pelo autor Etapa 3 - Usinar ambas os lados das peças de teste com bisel de 30°. Para o lado com metal de solda remanescente deve se deixar aproximadamente 2mm dessa solda remanescente. Figura 16 – Seção transversal das peças de teste pós usinagem Fonte: Elaborado pelo autor 34 Etapa 4 – Montar novamente as peças de teste, realizar inspeção dimensional e liberar para ressoldagem. Figura 17 – Seção transversal das peças pós montagem Fonte: Elaborado pelo autor Ressalta se que estas etapas não são especificadas pelo código normativo DNVGL-ST-F101, ou seja, foram desenvolvidas em comum acordo entre as partes envolvidas na qualificação deste procedimento, sendo as partes: os responsáveis pela qualificação deste procedimento de soldagem e pelo engenheiro responsável pelo projeto. Na norma DNVGL-ST-F101, anexo C, tabela C-7 é mencionado diversos tipos de reparos por soldagem (reparo parcial, reparo no acabamento, reparo total, reparo de raiz em processo, repetição de reparos etc.) que são permitidos ou não a sua realização em função do tipo de material (aços carbono de baixa liga C-Mn, 13Cr MSS, Clad/lined, CRA/Duplex) a qual está sendo soldado. Para o caso de materiais de ligas de níquel, que é o objeto de estudo deste trabalho, o reparo total só é permitido se houver um acordo entre as partes envolvidas na qualificação. Neste acordo geralmente é definido as técnicas e métodos de preparação dos corpos de prova, técnicas de escavação e ressoldagem, ENDs, testes mecânicos entre outros que vão além do que é previsto pelo código normativo. 3.4.1 Requisitos de qualificação A qualificação deste procedimento de soldagem se dá conforme a norma DNVGL-ST-F101, anexo C. A soldagem de qualificação deve ser realizada de acordo com uma pré EPS escrita e aceito pelas partes envolvidas, usando o mesmo equipamento e condições que serão usados na soldagem de produção, deve conter todas as informações 35 necessárias para realizar uma solda de acordo com a aplicação pretendida, incluindo os processos de soldagem aplicáveis e os pontos de solda específicos além do cumprimento de todas as variáveis essenciais de soldagem da tabela C-2 da norma DNVGL-ST-F101. Segundo o código ASME IX, são consideradas variáveis essenciais de soldagem àquelas que afetam significativamente as propriedades mecânicas de uma junta soldada, por exemplo: faixa de espessura, processo de soldagem, diâmetro e composição química do eletrodo, composição química do metal de base, grau de resistência do aço, tratamento térmico, entre outras diversas. Havendo a necessidade de alteração de qualquer que seja a variável essencial, é necessário que seja realizado uma qualificação de um novo procedimento de soldagem; Além das variáveis essenciais, existem também as variáveis essenciais suplementares, que são aquelas que se o equipamento ou projeto para o qual se está qualificando o procedimento de soldagem requer ensaio de impacto, essas variáveis suplementares passam ser essenciais. Ainda existem as variáveis não essências, que são aquelas que quando não seguidas não requer nova qualificação de procedimento de soldagem. Todas as variáveis essenciais devem ser registradas e controladas na qualificação do procedimento de soldagem por meio de um formulário e acompanhamento de soldagem. A medição das variáveis de soldagem deve ser realizada utilizando instrumentos de medição devidamente calibrados. Para o acompanhamento da soldagem das peças de testes, os seguintes instrumentos são utilizados: Paquímetro: utilizado para verificação da espessura do metal base, espessura do metal de adição, comprimento do corpo-de-prova, espessura e largura dos cordões de solda. Calibre de solda Hi Lo: Para verificação dimensional da geometria das juntas a serem soldadas e dos parâmetros das soldas realizadas (abertura da raiz, ângulo do bisél, nariz, altura do reforço). Pirômetro de contato: para medição da temperatura da peça. Cronômetro: para medição do tempo de cada passe soldado. Multímetro: para verificação da tensão e corrente de soldagem. Oxímetro: para medição do teor de oxigênio no interior das peças de teste. Fluxômetro ou Bibímetro: verificação da vazão do gás de proteção. 36 O controle do aporte térmico (heat input) já definido no item 2.2, quando requerido, é uma variável de fundamental importância para o controle da qualidade da solda, influenciando diretamente na microestrutura da zona fundida e da zona termicamente afetada pelo calor, nas propriedades mecânicas e na geometria do cordão. O aporte térmico (heat input), é dado pela seguinte equação: Sendo: V = tensão [V] A = corrente [A] v = velocidade de soldagem [cm/min] heat input = aporte térmico [J/cm] 3.4.2 Técnica de Soldagem A norma DNVGL-ST-F101 exige que uma especificação preliminar de procedimento de soldagem (pEPS) seja preparada para cada nova qualificação de procedimento de soldagem. A pEPS deve conter as informações relevantes necessárias para realizar uma solda para a aplicação pretendida, usando os processos de soldagem aplicáveis. Uma pEPS para soldagem de produção deve incluir as seguintes informações: Processo de soldagem; Equipamento de soldagem; Materiais de base; Configuração de chanfro; consumíveis de soldagem; Gases; Características elétricas; Técnicas de soldagem (posição, direção, sequência de deposição, número de passes etc.); Pré- aquecimento; Temperatura de interpasse; Heat input; Condições específicas para o processo aplicado. Para a qualificação de um procedimento de reparo, são necessários outros requisitos adicionais, como: Tipo de reparo (total, parcial, acabamento); Método de remoção dos defeitos; Preparação para escavação da solda; Profundidade mínima de reparo; Comprimento permitido. A seguir, é apresentado um formulário de pEPS contendo as informações relevantes para a soldagem das chapas de teste. 37 Figura 18 – Formulário de pEPS Fonte: Elaborado pelo autor 38 As juntas soldadas conforme já dito envolvem os materiais DNVGL SMLS 450 SFPD + Clad 625 (CRA UNS N06625) Overlay com ASTM A694 F65 + Clad 625 (CRA UNS N06625) Overlay. As peças de testes foram posicionadas em uma bancada a 45° para soldagem na posição 6G. Figura 19 – Peça de teste posicionado na bancada Fonte: Fotografia do autor (2023) Antes do início da soldagem deve se tamponar as extremidades das peças de teste com fita de vedação resistente a alta temperatura, essa técnica é para introduzir um ponto de purga antes do início e também durante a soldagem para remover a umidade e os contaminantes do ar ambiente, que podem prejudicar a qualidade da solda. Como as peças de testes são revestidas internamente com Inconel® 625 (N06625), estas ligas são suscetíveis à oxidação e à corrosão. A umidade e os contaminantes do ar ambiente podem aumentar a probabilidade de formação de óxidos e nitretos na superfície da raiz da solda, o que pode reduzir a resistência à corrosão e à oxidação. A aplicação de pré-aquecimento também se faz necessário antes do início da soldagem, essa técnica elimina a umidade dos metais de base, melhora a molhabilidade do metal de solda no metal de base, diminui a taxa de resfriamento da junta reduzindo assim a formação de tensões residuais etc. É importante garantir que 39 o pré-aquecimento seja uniforme ao redor da área da junta. Isso pode ser feito usando um lápis térmico ou pirômetro de contato para verificar a temperatura do metal. Durante a soldagem, ao término de cada cordão de solda é recomendado que se faça o esmerilhamento do final do cordão anterior (“unha”) antes do início do passe seguinte para remoção de possíveis descontinuidades. O esmerilhamento somente é permitido com disco compatível com o metal de adição. Após o término da soldagem, com as peças de testes já esfriadas deve ser realizado uma limpeza superficial nas peças de teste para realização dos END’s. 3.4.3 Ensaios não destrutivos Concluído a soldagem dos corpos de prova e passados 24 horas do término da soldagem deu se início a realização de ENDs, este tempo de espera é uma condição prevista na norma DNVGL-ST-F101, eles foram submetidos aos ensaios não destrutivos dentro das próprias instalações da delp. Os ensaios não destrutivos são realizados previamente para garantir que nenhum defeito superficial ou volumétrico interfira nos resultados dos testes mecânicos, ensaio visual, partículas magnéticas, ultrassom e radiografia são realizados nas peças de teste antes da usinagem dos corpos de prova. Nesta etapa não foram evidenciados nenhum tipo de descontinuidade tais como, mordeduras, reforço excessivo, deposição insuficiente entre outros que viesse a reprovar a solda das peças de teste, ressalta se que a inspeções foram realizadas por inspetores devidamente qualificados por organizações certificadoras tais como Abendi, SNQC e FBTS. 3.4.4 Amostras para ensaios e testes Para satisfazer a qualificação do procedimento de soldagem uma série de testes são necessários, além dos ensaios não destrutivos já relatados aqui. Os ensaios destrutivos a serem realizados são informados na tabela C-4 da norma DNVGL-ST-F101, sendo eles: ensaio de tração, ensaio de tração transversal a solda, dobramento, impacto, dureza, macrografia e micrografia. (DNVGL, 2017) Outros testes podem ser requeridos, porém depende da aplicabilidade do procedimento a ser qualificado. 40 Em relação ao teste de impacto, se faz necessário conhecer a temperatura do teste. A tabela 7-6 da norma DNVGL-ST-F101 traz a referência de temperatura do teste em função da espessura das peças de teste soldadas com a temperatura de projeto para o qual está qualificando o procedimento, entretanto a temperatura estabelecida para o teste foi de -28°C, esta foi uma condição a parte, ou seja, foi uma solicitação direta do responsável pela concepção do projeto por meio de uma especificação interna de sua empresa que sobrepõe o código normativo, sendo a exigência de energia absorvida mínima individual de 38J e média mínima 45J conforme tabela 7-5 dessa mesma norma para aços com 450Mpa de resistência mecânica. Para realização dos testes mecânicos, é necessário a divisão das peças de testes soldadas em corpos de provas específicos para cada tipo de teste a ser realizado. A figura 20 mapeia as regiões onde devem ser retirados esses corpos de prova nas peças de teste soldadas. Figura 20 – Localização para retirada dos corpos de prova Fonte: Adaptado de DNVGL, 2017, p. 363 41 Após a remoção das amostras conforme orientação da figura acima, os corpos de prova devem ser preparados conforme dimensões padronizadas por códigos normativos referenciados no apêndice B da norma DNVGL-ST-F101. Para o ensaio de tração transversal as peças de teste, as amostras podem ser retangulares ou redondas a critério do executante. Portanto, as amostras foram preparadas conforme umas das opções da norma ASTM A370, ou seja, corpos de provas retangulares com 200mm de comprimento. Figura 21 – Dimensões padronizadas de corpo de prova de tração Fonte: ASTM, 2003, p. 5 As amostras para o ensaio de tração transversal a seção da solda deve ser preparada conforme a figura B-13 da norma DNVGL-ST-F101. 42 Figura 22 – Dimensões padrão de corpo de prova de tração transversal a solda Fonte: DNVGL, 2017, p.337 Os corpos de prova para o teste de impacto foram preparados de acordo com a figura 11 da norma ASTM A370. Para cada região analisada, metal de solda (face), metal de solda (raiz), linha de fusão (face e raiz), linha de fusão +2,0mm (face e raiz), linha de fusão +5,0mm (face e raiz) três amostras são necessárias para validação do teste. Figura 23 – Dimensão padrão para corpos de prova de impacto Fonte: ASTM, 2003, p. 18 As amostras para o teste de dobramento lateral devem ser preparadas conforme a norma DNVGL-ST-F101, figura B-1a. 43 Figura 24 – Dimensões padronizadas de corpo de prova para dobramento Fonte: DNVGL, 2017, p.331 O teste de dureza deve ser realizado na seção transversal da solda usando o Método Vickers HV10 de acordo com ISO 6507-1 e conforme figura B-11 da norma DNVGL-ST-F101. Figura 25 – Corpo de prova para ensaio de dureza Fonte: DNVGL, 2017, p.336 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO As tabelas 5 e 6 abaixo contém os principais parâmetros de soldagem coletados durante a soldagem de duas peças de teste para qualificação deste procedimento. Em ambas as peças de teste, observa se que a raiz, o passe quente e os seis primeiros passes de enchimento foram executados pelo processo GTAW, conforme pode se constatar também pelas figuras 26 e 27. 44 Tabela 5 – Parâmetros de soldagem da peça de teste 1 Fonte: Elaborado pelo autor Ø Corrente Tensão Largura do cordão Tempo L Velocidade Heat Input (mm) (A) (V) (mm) min. seg. (mm) (mm/min.) (kJ/mm) 1 GTAW ER NiCrMo-3 2,4 CC- 93,0 - 93,0 10,2 - 10,2 115 7 5 5 169,0 33,2 1,72 2 GTAW ER NiCrMo-3 2,4 CC- 166,0 - 166,0 11,2 - 11,2 123 9 1 56 172,0 89,0 1,14 3 GTAW ER NiCrMo-3 2,4 CC- 162,0 - 162,0 11,2 - 11,2 117 10 1 38 174,0 106,5 1,16 4 GTAW ER NiCrMo-3 2,4 CC- 174,0 - 174,0 11,3 - 11,3 116 10 1 42 176,0 103,5 1,17 5 GTAW ER NiCrMo-3 2,4 CC- 174,0 - 174,0 10,8 - 10,8 115 10 1 42 179,0 105,3 1,16 6 GTAW ER NiCrMo-3 2,4 CC- 176,0 - 176,0 11,5 - 11,5 117,8 9 2 5 179,0 85,9 1,19 7 GTAW ER NiCrMo-3 2,4 CC- 189,0 - 189,0 12,3 - 12,3 116 10 2 11 182,0 83,4 1,20 8 GTAW ER NiCrMo-3 2,4 CC+ 188,0 - 188,0 12,7 - 12,7 125,6 10 1 26 182,0 127,0 1,20 9 GMAW ER NiCrMo-3 1,14 CC+ 120,0 - 120,0 25,3 - 25,3 139,1 11 1 5 184,0 169,8 1,17 10 GMAW ER NiCrMo-3 1,14 CC+ 120,0 - 120,0 25,3 - 25,3 136 11 1 22 184,0 134,6 1,32 11 GMAW ER NiCrMo-3 1,14 CC+ 129,0 - 129,0 25,9 - 25,9 121,1 11 1 5 188,0 173,5 1,31 12 GMAW ER NiCrMo-3 1,14 CC+ 129,0 - 129,0 27,1 - 27,1 139,1 10 1 8 188,0 165,9 1,10 13 GMAW ER NiCrMo-3 1,14 CC+ 130,0 - 130,0 25,9 - 25,9 162,5 10 1 1 188,0 184,9 1,26 14 GMAW ER NiCrMo-3 1,14 CC+ 129,0 - 129,0 26,2 - 26,2 125,8 11 1 17 193,0 150,4 1,36 15 GMAW ER NiCrMo-3 1,14 CC+ 129,0 - 129,0 26,5 - 26,5 141,1 12 1 12 193,0 160,8 1,29 16 GMAW ER NiCrMo-3 1,14 CC+ 135,0 - 135,0 25,3 - 25,3 132,4 11,5 1 7 193,0 172,8 1,42 17 GMAW ER NiCrMo-3 1,14 CC+ 130,0 - 130,0 26,7 - 26,7 139,1 11 1 22 198,0 144,9 1,40 18 GMAW ER NiCrMo-3 1,14 CC+ 129,0 - 129,0 27,3 - 27,3 145 11 1 25 198,0 139,8 1,30 19 GMAW ER NiCrMo-3 1,14 CC+ 130,0 - 130,0 26,2 - 26,2 146,2 11 1 27 198,0 136,6 1,11 20 GMAW ER NiCrMo-3 1,14 CC+ 131,0 - 131,0 25,1 - 25,1 165 10 1 24 198,0 141,4 1,15 21 GMAW ER NiCrMo-3 1,14 CC+ 126,0 - 126,0 24,8 - 24,8 112 10 1 5 206,0 190,2 0,99 22 GMAW ER NiCrMo-3 1,14 CC+ 128,0 - 128,0 25,6 - 25,6 118 10 1 10 206,0 176,6 1,00 23 GMAW ER NiCrMo-3 1,14 CC+ 129,0 - 129,0 25,8 - 25,8 124,1 10,5 1 9 206,0 179,1 1,16 24 GMAW ER NiCrMo-3 1,14 CC+ 130,0 - 130,0 24,2 - 24,2 130,5 10 1 14 206,0 167,0 0,96 25 GMAW ER NiCrMo-3 1,14 CC+ 128,0 - 128,0 26,9 - 26,9 148 11 1 12 214,0 178,3 1,14 26 GMAW ER NiCrMo-3 1,14 CC+ 129,0 - 129,0 25,6 - 25,6 162 11 1 15 214,0 171,2 0,98 27 GMAW ER NiCrMo-3 1,14 CC+ 128,0 - 128,0 27,4 - 27,4 149,5 11,5 1 19 214,0 162,5 1,18 28 GMAW ER NiCrMo-3 1,14 CC+ 129,0 - 129,0 26,2 - 26,2 146,5 11 1 28 214,0 145,9 1,15 29 GMAW ER NiCrMo-3 1,14 CC+ 112,0 - 112,0 25,3 - 25,3 120 11 1 25 218,0 153,9 0,94 30 GMAW ER NiCrMo-3 1,14 CC+ 110,0 - 110,0 24,6 - 24,6 115 11 1 22 218,0 159,5 0,88 31 GMAW ER NiCrMo-3 1,14 CC+ 109,0 - 109,0 24,5 - 24,5 114 11 1 9 218,0 189,6 0,82 32 GMAW ER NiCrMo-3 1,14 CC+ 110,0 - 110,0 25,6 - 25,6 111,5 10 1 15 218,0 174,4 0,86 33 GMAW ER NiCrMo-3 1,14 CC+ 111,0 - 111,0 24,8 - 24,8 126 9 1 19 218,0 165,6 0,91 34 GMAW ER NiCrMo-3 1,14 CC+ 111,0 - 111,0 25,4 - 25,4 123 11 1 12 218,0 181,7 0,98 Especificação CONSUM ÍVEL PARÂM ETROS DE SOLDAGEM P a s s e n ° P ro c e s s o Temp. (ºC)Polaridade 45 Tabela 6 – Parâmetros de soldagem da peça de teste 2 Fonte: Elaborado pelo autor As figuras 26 e 27 abaixo mostra o esboço da seção transversal dos corpos de provas soldados. Na figura 26 o metal de solda remanescente ficou do lado do material forjado ASTM A694 F65 + Clad 625 (CRA UNS N06625) Overlay. Na figura 27 o metal de solda remanescente ficou do lado material laminado DNVGL SMLS 450 SFPD + Clad 625 (CRA UNS N06625) Overlay. L Velocidade Heat Input min. seg. (mm) (mm/min.) (kJ/mm) 1º GTAW ER NiCrMo-3 2,4 CC- 88,0 - 88,0 10,1 - 10,1 119 7 5 55 169,0 28,6 1,87 2º GTAW ER NiCrMo-3 2,4 CC- 158,0 - 158,0 10,8 - 10,8 142 8,6 1 52 172,0 92,1 1,05 3º GTAW ER NiCrMo-3 2,4 CC- 171,0 - 171,0 11,3 - 11,3 115,2 9 1 42 174,0 102,4 1,08 4° GTAW ER NiCrMo-3 2,4 CC- 177,0 - 177,0 11,5 - 11,5 112 11 1 49 174,0 95,8 1,23 5° GTAW ER NiCrMo-3 2,4 CC- 186,0 - 186,0 11,5 - 11,5 140 9 1 39 174,0 105,5 1,18 6º GTAW ER NiCrMo-3 2,4 CC- 187,0 - 187,0 11,3 - 11,3 118 9 1 28 174,0 118,6 1,10 7° GTAW ER NiCrMo-3 2,4 CC- 186,0 - 186,0 11,5 - 11,5 145 11 1 47 174,0 97,6 1,21 8° GTAW ER NiCrMo-3 2,4 CC- 189,0 - 189,0 11,9 - 11,9 139 11 1 41 174,0 103,4 1,21 9° GMAW ER NiCrMo-3 1,1 CC- 134,0 - 134,0 26,1 - 26,1 120 10 1 4 183,0 171,6 0,99 10° GMAW ER NiCrMo-3 1,1 CC- 126,0 - 126,0 26,7 - 26,7 115,7 10 1 16 183,0 144,5 1,28 11° GMAW ER NiCrMo-3 1,1 CC- 125,0 - 125,0 26,1 - 26,1 117,5 11 1 25 197,0 139,1 1,25 12° GMAW ER NiCrMo-3 1,1 CC- 125,0 - 125,0 25,8 - 25,8 115,7 11,5 1 6 197,0 179,1 1,16 13° GMAW ER NiCrMo-3 1,1 CC- 131,0 - 131,0 26,5 - 26,5 134,5 11 1 21 197,0 145,9 1,45 14° GMAW ER NiCrMo-3 1,1 CC- 133,0 - 133,0 25,7 - 25,7 129,1 11,5 1 27 200,0 137,9 1,38 15° GMAW ER NiCrMo-3 1,1 CC- 128,0 - 128,0 27,6 - 27,6 129,1 11 1 20 200,0 150,0 1,19 16° GMAW ER NiCrMo-3 1,1 CC- 132,0 - 132,0 26,7 - 26,7 129,1 11 1 36 200,0 125,0 1,53 17° GMAW ER NiCrMo-3 1,1 CC- 136,0 - 136,0 27,1 - 27,1 142,5 10,5 1 33 204,0 131,6 1,43 18° GMAW ER NiCrMo-3 1,1 CC- 132,0 - 132,0 26,0 - 26,0 142,5 11 1 23 204,0 147,5 1,28 19° GMAW ER NiCrMo-3 1,1 CC- 132,0 - 132,0 27,2 - 27,2 142,5 11 1 9 204,0 177,4 1,30 20° GMAW ER NiCrMo-3 1,1 CC- 136,0 - 136,0 26,8 - 26,8 160 10,5 1 7 204,0 182,7 1,11 21° GMAW ER NiCrMo-3 1,1 CC- 132,0 - 132,0 26,2 - 26,2 150,1 11,5 1 31 210,0 138,5 1,36 22° GMAW ER NiCrMo-3 1,1 CC- 135,0 - 135,0 26,9 - 26,9 150,1 12 1 4 210,0 196,9 1,20 23° GMAW ER NiCrMo-3 1,1 CC- 131,0 - 131,0 26,9 - 26,9 150,1 12 1 14 210,0 170,3 1,23 24° GMAW ER NiCrMo-3 1,1 CC- 132,0 - 132,0 26,5 - 26,5 148,1 12 1 16 210,0 165,8 1,27 25° GMAW ER NiCrMo-3 1,1 CC- 126,0 - 126,0 26,8 - 26,8 140 11 1 22 213,0 155,9 1,19 26º GMAW ER NiCrMo-3 1,1 CC- 126,0 - 126,0 26,7 - 26,7 140 12 1 23 213,0 154,0 1,19 27º GMAW ER NiCrMo-3 1,1 CC- 128,0 - 128,0 27,1 - 27,1 140 12 1 21 213,0 157,8 1,26 28º GMAW ER NiCrMo-3 1,1 CC- 126,0 - 126,0 26,7 - 26,7 130,1 11 1 8 213,0 187,9 0,93 29º GMAW ER NiCrMo-3 1,1 CC- 125,0 - 125,0 26,3 - 26,3 134,4 10 0 53 213,0 241,1 1,02 30º GMAW ER NiCrMo-3 1,1 CC- 110,0 - 110,0 27,1 - 27,1 125 11 1 45 218,0 124,6 0,93 31º GMAW ER NiCrMo-3 1,1 CC- 110,0 - 110,0 25,7 - 25,7 115 11,5 1 21 218,0 161,5 0,86 32º GMAW ER NiCrMo-3 1,1 CC- 111,0 - 111,0 25,6 - 25,6 116 11 1 17 218,0 169,9 0,84 33º GMAW ER NiCrMo-3 1,1 CC- 110,0 - 110,0 25,3 - 25,3 116,5 10 1 13 218,0 179,2 0,87 34º GMAW ER NiCrMo-3 1,1 CC- 110,0 - 110,0 27,1 - 27,1 118 10 1 25 218,0 153,9 0,91 35º GMAW ER NiCrMo-3 1,1 CC- 110,0 - 110,0 26,8 - 26,8 117,5 10 1 14 218,0 176,8 0,95 P ro c e s s o P a s s e N ° CONSUM ÍVEL PARÂM ETROS DE SOLDAGEM Largura do cordão (mm) Tempera tura (ºC) Tensão (V) Especificação Tempo Corrente (A) Polaridade Ø (mm) 46 Figura 26 – Croqui seção transversal da peça de teste 1 1 2 3 4 56 78 910 111213 141516 17181920 24 23 22 21 25262728 34 33 32 31 30 29 Fonte: Elaborado pelo autor Figura 27 – Croqui seção transversal da peça de teste 2 1 2 3 4 56 78 910 111213 141516 17181920 24 23 22 21 25262728 35 34 33 32 31 30 29 Fonte: Elaborado pelo autor 4.1 Ensaios Destrutivos Os testes de tração foram realizados nas seções transversais das peças de teste. Para cada peça de teste foi realizado 1 teste. Na tabela 7 é possível ver os valores de resistência mecânica, escoamento e alongamento obtidos no qual pode se observar que os dois corpos de prova testados houve ruptura do metal de base (como era de se esperar), com valores que atendem ao especificado pelas normas dos materiais conforme citado na tabela 2, confirmando assim a integridade da solda realizada. 47 Tabela 7 – Ensaio de Tração Transversal a Peça de Teste Peça de teste Dimensões Secção Resistência Escoamento Local de ruptura mm mm2 Carga kgf Limite Mpa Mpa 1 25,60 x 29,75 761,60 48257 621 530 Fora da Solda (lado DNV450 CLAD) 2 25,60 x29,35 748,43 48509 636 530 Fora da Solda (lado DNV450 CLAD) Fonte: Elaborado pelo autor Foi realizado também o teste de tração transversal ao metal de solda, como pode se observar os resultados da resistência mecânica foram satisfatórios se comparado com o valor de resistência citado na tabela 4, isso comprova também que os parâmetros de soldagem utilizados influenciaram positivamente no sucesso deste teste. Tabela 8 – Ensaio de Tração metal de solda das Peças de Teste Peça de teste Dimen sões Ø Secção Escoamento Resistência Alongamento Estricção Tipo de fratura Carga Limite Carga Limite Lo % L Ø % mm mm2 kgf Mpa kgf Mpa mm mm 1 5,75 25,97 1508 570 2228 841 10 54 15,5 4 51,6 Dúctil 2 5,80 26,42 1659 616 2368 879 10 50 15 4,2 47,6 Dúctil Fonte: Elaborado pelo autor Para o ensaio de dobramento, foram preparados quatro corpos de prova. Os resultados dos testes não apresentaram descontinuidades, ou ainda pode ser verificado uma boa fusão dos materiais por não apresentarem fissuras. Isso comprova a homogeneidade das soldas e sua capacidade de suportar esforços de flexão. Abaixo os resultados dos testes de dobramento. Tabela 9 – Ensaio de dobramento lateral Peça de Teste S C.P. Dimensões mm Cutelo Ø mm Distância entre roletes mm Ângulo de dobramento graus Resultados 1 DL1 31,85 x 10,00 50,00 73,00 180 Não apresentou fissuras DL2 31,85 x 10,00 50,00 73,00 180 Não apresentou fissuras 2 DL1 31,85 x 10,00 50,00 73,00 180 Não apresentou fissuras DL2 31,85 x 10,00 50,00 73,00 180 Não apresentou fissuras Fonte: Elaborado pelo autor 48 Para realizar o teste de impacto, foram testados 10 conjuntos para cada peça de teste, sendo cada conjunto composto por 3 amostras. Os testes foram realizados a uma temperatura de -28°C. Cada amostra deveria absorver uma energia mínima de 38J sendo a média de 45J para cada conjunto. De acordo com os resultados as amostras apresentaram capacidade suficiente de absorção de energia ao impacto, evidenciado pela tabela 10, em alguns casos com energia absorvida foi de 294J, máxima capacidade do equipamento em transferir energia, neste caso as amostras não chegaram a se romper. Tabela 10 – Resultados ensaio de Impacto Temperatura (°C): -28°C / Tipo de Entalhe (mm): V2 X 10 X 10 Peça de Teste 1 Energia Absorvida Peça de Teste 2 Energia Absorvida Valor Individual (J) Valor Médio (J) Valor Individual (J) Valor Médio (J) LF-A694 F65 FACE 93 143 CS FACE 220 211 113 218 224 194 LF+2-A694 F65 FACE 290 280 LF-DNV450 FACE 146 237 265 294 286 271 LF+5 -A694 F65 FACE 253 270 LF+2-DNV450 FACE 268 242 264 186 292 271 LF-A694 F65 RAIZ COM CLAD 183 173 LF+2-DNV450 FACE 294 294 164 294 171 294 LF+2-A694 F6S RAIZ COM CLAD 145 212 CS RAIZ COM CLAD 186 188 237 177 255 201 LF+5-A694 F65 RAIZ COM CLAD 263 265 LF-DNV450 RAIZ COM CLAD 137 155 268 148 263 181 LF-DNV450 FACE 167 180 LF+2-DNV450 RAIZ COM CLAD 206 228 216 242 157 235 LF+2-DN450 FACE 142 228 LF+5-DNV450 RAIZ COM CLAD 255 240 287 249 254 216 LF+5-DN450 FACE 259 254 LF+2-E694 F6S FACE 167 174 210 265 294 91 LF+5-DN450 RAIZ COM CLAD 231 242 LF+5-A694 F65 FACE 217 247 233 261 261 263 Fonte: Elaborado pelo autor Para cada peça de teste foi preparada 1 amostra para medição de dureza. As medições foram realizadas no metal de base, ZTA lado DNV 450, ZTA lado A694 e 49 centro da solda em dois eixos e centro do revestimento conforme ilustrado na figura abaixo. A dureza máxima permitida conforme o código normativo é 350HV, todos os pontos medidos foram satisfatórios, o que demonstra que a junta possui a dureza adequada para a aplicação em que será utilizada. Figura 28 – Localização dos pontos para medição de dureza Fonte: Elaborado pelo autor Tabela 11 – Resultados ensaio de dureza P e ç a d e t e s te 1 Local do CP Metal de Base A694 ZTA A694 Metal de solda ZTA DNV 450 Metal de Base DNV 450 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Eixo 1 194 196 201 198 264 270 272 249 247 249 262 245 235 228 215 210 216 213 Eixo 2 207 203 207 196 199 207 215 287 289 285 274 215 216 213 213 215 219 216 Centro do Clad 260 266 272 270 285 292 287 289 287 283 272 266 270 272 268 266 262 268 P e ç a d e t e s te 2 Local do CP Metal de Base DNV 450 ZTA DNV 450 Metal de solda ZTA A694 Metal de Base A694 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Eixo 1 221 216 221 227 274 283 285 304 306 302 289 264 276 287 249 230 218 219 Eixo 2 222 224 221 222 215 221 225 289 304 306 306 243 233 221 222 224 228 221 Centro do Clad 294 283 292 302 285 292 283 309 312 314 297 317 330 317 294 292 289 281 Fonte: Elaborado pelo autor 4.2 Exame Metalográfico - Macrografia e micrografia As amostras para o ensaio macrográfico foram examinadas com aumento de 10x e reagente químico utilizado foi Nital 10% e água regia, conforme pode ser visto nas figuras 29 e 30. 50 Figura 29 – Aspecto macrográfico da seção transversal da peça de teste 1 Fonte: Dados de pesquisa Figura 30 – Aspecto macrográfico da seção transversal da peça de teste 2 Fonte: Dados de pesquisa Ao observar as figuras constata se que não houve descontinuidades no metal de adição, metal de base e zona termicamente afetada. Na figura 30 é possível identificar no lado esquerdo do acabamento um avanço sobre o metal de base, isto não é aconselhável. O acabamento da solda se encontra no mesmo plano do metal de base, isto se deve ao fato delas terem sidos esmerilhadas para a realização do ensaio de ultrassom. As amostras para a análise micrográfica foram examinadas com aumento de 400x, e reagente químico utilizado foi o Nital 2% para o metal de base e ZTA e água regia para a solda conforme pode ser visto nas figuras 31 e 32. 51 Figura 31 – Aspecto microestrutural da peça de teste 1 Fonte: Dados de pesquisa A região 1 corresponde metal de base, lado ASTM A694 Gr F65 e apresentou uma microestrutura composta por finos grãos de ferrita de Widmanstatten. A região 2 corresponde a zona termicamente afetada, ZTA, lado ASTM A694 Gr F65 e apresentou uma microestrutura composta por finos grãos de ferrita de Widmanstatten. A região 3 corresponde a solda e apresentou uma microestrutura composta por matriz austenítica bruta de fusão, livre de fases intermetálicas. Figura 32 – Aspecto microestrutural da peça de teste 2 Fonte: Dados de pesquisa A região 1 corresponde metal de base, lado DNVGL 450 e apresentou microestrutura composta por finos grãos de ferrita de Widmanstatte e martensita revestida. A região 2 corresponde a zona termicamente afetada, ZTA, lado DNVGL 450 e apresentou microestrutura composta por finos grãos de ferrita poligonal/perlita, e ferrita de widmanstattem. 52 A região 3 corresponde a solda e apresentou uma microestrutura composta por matriz austenítica bruta de fusão, livre de fases intermetálicas. 4.3 Considerações finais Como pode se observar nos subcapítulos anteriores desta seção, todos os requisitos mínimos necessários para qualificação do procedimento de soldagem foram cumpridos na integra de acordo com os requisitos da norma DNVGL-ST-F101, sem nenhum tipo de reprovação nas diversas etapas dos testes, garantindo assim de forma eficaz a qualificação do procedimento de soldagem para reparo total conforme proposto no início deste trabalho. Ressalta se que a soldagem das peças de teste não apresentou nenhum tipo de defeito, o que demonstra a excelente performance dos soldadores envolvidos nesta qualificação 53 5 CONCLUSÕES Por meio da execução da soldagem e testes de acordo com a metodologia proposta, comprovou se a eficácia da qualificação da EPS e que a execução da soldagem de reparo com sobre posição de ZTA e criação de ZTA sobre metal de solda anteriormente depositados mostraram que os resultados mecânicos foram satisfatórios, o que indica, caso seja necessário a execução de soldas de reparo, respeitando tal procedimento qualificado há uma tendencia da junta não apresentar problemas de soldagem (defeitos) e não ter perdas de propriedades acima mencionadas o que conclui que o planejamento e execução do processo/ metodologia foi eficaz do ponto de vista mecânico, metalúrgico de acordo com as características do metal de base e da qualidade da junta segundo os requisitos normativos. 54 REFERÊNCIAS AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE. API 5L: Specification for Line Pipe. 53th ed. Washington: API, 2004. 155 p. AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS. II Materials: part C: specifications for welding rods, electrodes, and filler metals. New York: ASME, 2023a. 1056 p. AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS. Section IX: welding, brazing and fusing qualifications: qualification standard for welding, brazing and fusing procedures, welders, brazers, and welding, brazing and fusing operators. New York: ASME, 2023b. 372 p. AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. A370: Standard Test Methods and Definitions for Mechanical Testing of Steel Products. West Conshohocken: ASTM, 2003. 48 p. AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. A694: Standard Specification for Carbon and Alloy Steel Forgings for Pipe Flanges, Fittings, Valves, and Parts for High-Pressure Transmission Service1: ASTM, 1999. 3 p. ASM HANDBOOK. Welding, Brazing and Soldering: Volume 6. The United States of America: ASM International, 1993. 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