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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Avaliação dos processos GMAW com transferência por curto-circuito convencional e controlado (STT) aplicados na soldagem circunferencial mecanizada
Other Titles: Evaluation of GMAW processes with conventional and controlled (STT) short-circuit transfer applied to mechanized girth welding
metadata.dc.creator: Nascimento, Lucas Alves do
metadata.dc.contributor.advisor1: Vilarinho, Louriel Oliveira
metadata.dc.contributor.referee1: Ferraresi, Valtair Antonio
metadata.dc.contributor.referee2: Costa, Admilson Vieira da
metadata.dc.description.resumo: A grande extensão territorial brasileira e as constantes previsões de crescimento na demanda pelo consumo de petróleo e gás criaram um grande desafio nacional para a expansão rápida e confiável de gasodutos. A necessidade de construção e recuperação de novos dutos exigem processos de soldagem de alta produtividade, confiáveis e que produzam cordões de solda de qualidade, em detrimento do processo eletrodo revestido, atualmente o mais utilizado na união de dutos. Portanto, este trabalho apresenta o estudo da soldagem relacionada à união de dutos por soldagem circunferencial em meia cana de dutos em aço carbono (API 5L, 2012) de 8 de diâmetro nominal e 8,0 mm de espessura. As soldagens foram realizadas em progressão descendente por meio de dispositivo de deslocamento orbital (soldagem mecanizada), utilizando-se arame ER70S-6 com 1,2 mm de diâmetro e protegido pela mistura de Ar+25%CO2. O material foi depositado em junta de topo com chanfro em V e bisel de 15º, 1 mm de altura de nariz, 3 mm de abertura de raiz e sem cobre-junta. Para a junta proposta foram avaliados os processos GMAW com transferência metálica por curto-circuito em modo convencional (natural) e o processo derivativo GMAW utilizando fonte comercial STT (Surface Tension Transfer). Neste contexto, foram investigados parâmetros de soldagem na junta soldada proposta em dois passes (um de raiz e outro de enchimento/acabamento). As análises dos cordões de soldas foram obtidas por meio da inspeção visual e ensaios mecânicos voltados para a sua qualificação (tração uniaxial, dobramento de face e raiz, nick-break, ensaio de impacto charpy, macrografia e perfil de dureza). Além da qualificação dos processos de soldagem, foram realizadas melhorias na bancada experimental, na montagem do duto de teste e no sistema eletrônico existente. Dentre estas melhorias, são citadas a otimização do sincronismo de disparo entre a fonte de soldagem, o sistema de aquisição e a máquina de soldagem orbital; a eliminação de desligamento do equipamento durante as execuções da soldagem; otimização do controle de ajuste automático da distância bico contato peça (DBCP) e a eliminação do estreitamento visual da região de aquecimento causado pelos elementos de fixação das juntas ( cachorros ). Foram realizados pré-testes para levantamento de parâmetros e para avaliar qualitativamente o decaimento de temperatura em ambos os lados das juntas soldadas motivada pela grande frequência de falta de fusão lateral observada em trabalhos anteriores. Os resultados mostram que a taxa de decaimento da temperatura em um dos lados do duto não afeta a soldagem em geral. Por fim, é possível concluir que apenas quando se utilizou o processo de soldagem derivativo investigado STT (GMAW curto-circuito controlado) foi possível obter um conjunto de parâmetros robusto para a junta proposta, em função dos critérios de aceitabilidade da Norma API 1104 (2010). Já para o processo convencional GMAW, foi possível obter um conjunto de parâmetros adequado somente para o passe de raiz.
Abstract: The large Brazilian territory and the increasing demand for oil and gas consumption created a national challenge for the fast and reliable expansion of pipelines. The need for construction and maintenance and of new pipelines require welding processes with high productivity, reliable, that produce quality welds, to the detriment of the coated electrode process, currently the most used in the pipe union. Therefore, this work presents the study of girth welding of carbon steel pipes (API 5L, 2012) with 8\" nominal diameter and 8.0 mm thickness. The welds were carried out in downhill progression by using orbital displacement device (mechanized welding), ER70S-6 wire with 1.2 mm diameter and Ar+25%CO2, as shielding gas. The material was deposited on butt V joint with 15º bevel, 1 mm of root face and 3 mm root opening, without backing. For the proposed joint, GMAW processes with short-circuit metal transfer were assessed in both conventional and derivative modes by using commercial power source namely STT (Surface Tension Transfer). In this context, welding parameters were investigated for root pass and filling pass. The analysis were obtained from visual inspection and mechanical tests (uniaxial tensile test, root and face bending, nick-break, charpy V-notch impact test, macrography test and hardness profile) with objective to qualify both processes. In addition to the qualification of welding processes, it was also necessary to make improvements in the experimental rig, the test-pipe assembly and the existing electronic system. Among such improvements, it was carried optimization the trigger synchronism between the power source, the data acquisition system and the orbital machine; the elimination of equipment shutdown during welding; the optimization of automatic adjustment control of the contact tip to workpiece distance (DBCP) and the elimination of visual narrowing of the heat zone caused by fixtures. Pre-tests were carried to qualitatively evaluate the temperature decay on both sides of the welded joints motivated by the excessive frequency of defects (lack of side fusion) previously observed. The results showed that the temperature decay rate on one side of the pipeline does not affect the welding. Finally, only the derivative process (STT) was capable to obtain a robust set of parameters for the proposed joint, in accordance to the acceptability criteria of standard API 1104 (2010). On the other hand, the conventional process GMAW was capable only to obtain a set of parameters for the root pass.
Keywords: Soldagem de dutos
Transferência metálica controlada
STT
Progressão descendente
Otimização eletrônica
Pipe welding
Controlled metal transfer
Downhill progression
Electronics optimization
Soldagem
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: NASCIMENTO, Lucas Alves do. Evaluation of GMAW processes with conventional and controlled (STT) short-circuit transfer applied to mechanized girth welding. 2015. 313 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2015.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15012
Issue Date: 27-Mar-2015
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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