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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Desenvolvimento, projeto, construção e teste de um cilindro de reparo por atrito portátil
Other Titles: Development, design, assembly and testing of a portable friction welding head
metadata.dc.creator: Hwang, Henry Fong
metadata.dc.contributor.advisor1: Franco, Sinésio Domingues
metadata.dc.contributor.referee1: Carvalho, João Carlos Mendes
metadata.dc.contributor.referee2: Franco, Vera Lucia Donizeti de Sousa
metadata.dc.contributor.referee3: Ramirez, Antonio Jose
metadata.dc.description.resumo: Os movimentos das ondas introduzem tensões significativas em juntas soldadas de estruturas offshore, que podem levar ao surgimento de trincas de fadiga. Inovações em técnicas de reparo têm sido estudadas para permitir a realização destas, sem a necessidade de paradas de produção nas FPSOs (Floating Production Storage and Offloading). Enquanto as técnicas mais comuns são baseadas em solda a arco elétrico, o reparo de trincas por atrito tem sido considerado um método alternativo a ser utilizado. Ele consiste em fazer um furo na região da trinca, o qual é, posteriormente, preenchido por um pino consumível. Pelo fato de ocorrer no estado sólido, ou seja, abaixo da temperatura de fusão, problemas como trincas, porosidades, adsorção de gases e contaminação se tornam insignificantes. Com o objetivo de desenvolver esta técnica para aplicação em suas estruturas, a Petrobras firmou um convênio com a Universidade Federal de Uberlândia, quando foi construída a primeira Unidade de Processamento de Pinos por Atrito - UPPA1. Parâmetros do processo como geometria, rotação e força axial foram otimizados para a obtenção de uniões metalúrgicas de qualidade. Posteriormente, iniciaram-se os estudos para levar a tecnologia ao campo. O primeiro passo consistiu em portabilizar o cilindro de reparo, que é o componente da unidade que aplica as forças e rotações nos pinos consumíveis. Desta forma, o presente trabalho teve como objetivo conceber, projetar, construir e testar um cilindro de reparo portátil, com capacidade de força axial de 40 kN e rotação de 5.000 rpm, para trabalhar em ambiente submerso (água do mar) até 3 bar. Um cilindro de 15 kg foi construído e conectado à UPPA1 para realização de testes. Foram desenvolvidos mandris, sistemas de fixação do cilindro em tubulações e superfícies planas. Testes de soldagem e preenchimentos por atrito, através da compressão de pinos (Friction Hydro Pillar Processing) e tração de pinos (Friction Pull Plug Welding) também foram realizados. O cilindro de reparo foi portabilizado e se mostrou apto a realizar operações em campo.
Abstract: Wave loads introduce significant dynamic stresses on welded connections of offshore structures, leading to fatigue crack growth. Innovations in repair techniques are being pursued to perform these repairs without the need of shutdown of FPSOs (Floating Production Storage and Offloading). While common repair techniques are based on fusion welding process, solid state welding technique such as friction welding has always being sought as an alternative method for repair. The Friction Hydro Pillar Processing (FHPP) technique can be described as a fill and drill process, where a consumable rod is rotated, then entered co-axially into a cavity. Since the repair occurs below the melting point of the material, the process does not suffer from the common welding problems such as cracking, porosity, gas adsorption, atmospheric contamination and hydrogen embrittlement. Looking forward to applying this technology, the company Petrobras signed an agreement with the Federal University of Uberlandia - Brazil, and a FHPP equipment was developed. It was used to optimize the parameters and geometries for the new technique. Later, studies for field application began towards designing a portable friction welding head, which is the mechanical part that applies axial load and rotation to the consumable rod. In the present work, a portable friction welding head was conceived, designed and assembled for operations of 40 kN of axial load and 5.000 rpm. A 15 kg welding head was connected to the equipment. FHPP and FPPW (Friction Pull Plug Welding) tests were performed. Specific chucks and clamping systems for pipes and flat surfaces were developed and tested. The weld head was portablelized and demonstrated itself capable to perform field operations.
Keywords: Reparo por atrito
Soldagem por atrito
Friction hydro pillar processing
Friction pull plug welding
Cilindro de reparo
Processamento de pinos por atrito
Friction repair, Friction hydro pillar processing
Friction pull plug welding, Friction welding head
Soldagem
Materiais
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Engenharias
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Citation: HWANG, Henry Fong. Development, design, assembly and testing of a portable friction welding head. 2010. 103 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2010.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14882
Issue Date: 31-Mar-2010
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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