Estudo da influência dos ciclos térmicos na microestrutura e propriedades mecânicas de juntas soldadas por fricção axial com anel rotativo utilizando tubos API 5L X65

• Autor(a) principal: Buzzatti, Diogo Trento
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/271780
• topic: Soldagem por fricção; Tubos de aço; Tratamento térmico; Microestrutura dos materiais; Propriedades mecânicas dos materiais; Friction welding; API 5L X65 pipe; Impact toughness; EBSD

Os dutos rígidos usados na indústria do petróleo são geralmente unidos por processos de soldagem a arco elétrico de forma automática, semiautomática ou manual. Porém, a soldagem por fricção pode ser uma alternativa potencial aos processos baseados na fusão dos materiais, por se tratar de um processo de soldagem no estado sólido e apresentar diversas vantagens no que diz respeito às propriedades metalúrgicas. Sendo assim, o foco principal deste trabalho é a aplicação do processo de soldagem por fricção axial com anel rotativo para união de tubos API 5L X65. A utilização desta técnica de união atendeu boa parte dos requisitos normativos, porém, foi observado o crescimento de grão austenítico e formação de microconstituintes que favoreceram a fratura por clivagem, associada a baixa energia absorvida em ensaios de tenacidade ao impacto. As regiões próximas à interface de soldagem foram expostas às temperaturas mais elevadas durante o ciclo termomecânico da soldagem, sendo mais criticamente afetadas. Como consequência, visando o completo entendimento dos mecanismos que levaram à redução da tenacidade, foi realizada uma avaliação criteriosa dos aspectos microestruturais que compõem as diferentes regiões da solda. Em um primeiro momento foi avaliada a influência do ciclo térmico da soldagem por fricção com diferentes condições de aportes térmicos, resultantes de combinações de parâmetros de soldagem definidas com o suporte da simulação numérica por elementos finitos. Posteriormente, foi testada a adoção de um tratamento térmico pós-soldagem visando elevar a tenacidade e qualificar a união soldada. A caracterização do material dos tubos e das juntas soldadas foi realizada por meio de ensaios de tração, tração a quente em Gleeble e de tenacidade ao impacto Charpy. Além de análises microestruturais em microscópio ótico, microscópio eletrônico de varredura (MEV), pela técnica de electron backscatter diffraction (EBSD) e fractografias. Observou-se que a redução no aporte térmico da soldagem contribui para mitigar o crescimento de grão e ocorrência de textura cristalográfica em regiões que apresentaram baixa tenacidade. Porém, apenas a partir do tratamento térmico de normalização realizado após a soldagem foi possível alcançar os requisitos mínimos para a qualificação técnica da união soldada.