Soldagem em operação com GMAW, FCAW e aquecimento por indução

Apoio

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Coordenador: Régis Henrique Gonçalves e Silva
Instituição Gestora: FAPEU - 187/2014

Recursos Externos
Empresa: PETROBRAS
Gerência Técnica: ETM-CORP/ST/SEQUI-ETCM/DQTCM
Processo: 2017/00380-9
Início: 26/10/2018
Fim: 19/10/2023
Orçamento Total: R$ 3.218.771,28
Duração: 60 meses

O reparo por meio de soldagem de tubulações que já se encontram em operação é uma reconhecida dificuldade operacional presente na indústria de petróleo e gás. As altas taxas de resfriamento enfrentadas pelos processos, devido ao fluido em circulação no interior do tubo, dificultam a execução da técnica, ficando o cordão à mercê de trincas induzidas pelo hidrogênio, o qual possui maior dificuldade de ser difundido para fora do metal de solda quando o resfriamento é relativamente rápido. Tal problemática é agravada pela formação de propriedades e microestruturas susceptíveis a trincas, como a martensita em conjunto e o acúmulo de tensões residuais que podem facilitar a propagação das mesmas. O pré-aquecimento em tais condições é um parâmetro de fundamental importância, pois possibilita controlar a velocidade de resfriamento do cordão de solda, por meio da redução do gradiente térmico da peça, evitando o resfriamento muito rápido.

Alguns trabalhos abordando condições similares, apresentam como alternativas o aquecimento com chama e o resistivo, porém estes métodos tornam-se difíceis de serem implementados devido à baixa eficiência na transferência de calor, impossibilitando que uma temperatura significativa seja mantida durante a soldagem em condições mais severas de troca térmica. Neste contexto, o método por indução tem sido levantado como uma alternativa para o aquecimento do duto em operação, porém as informações ainda são escassas a respeito das reais dificuldades e possibilidades com esta técnica. As tubulações de aço carbono normalmente utilizadas no transporte de derivados de petróleo, são aços carbono de alta resistência da classe API 5L. Tubulações mais antigas possuem geralmente um carbono equivalente elevado, reduzindo a soldabilidade do componente e aumentando a tendência a trincas por hidrogênio. Neste ponto o aquecimento da junta antes e após a execução da solda pode possibilitar que a junta admita maiores tensões residuais, além de auxiliar na remoção do hidrogênio na própria superfície da peça.

Atualmente o processo mais utilizado neste tipo de reparo de tubulações é o eletrodo revestido ou Shielded Metal Arc Welding (SMAW) aplicado de forma manual. Porém, a quantidade de hidrogênio difundido nos cordões de solda produzidos por tal processo é maior quando comparado ao Gas Metal Arc Welding (GMAW) ou o Gas Tungsten Arc Welding (GTAW). O surgimento de novas versões para o processo GMAW podem proporcionar melhorias que reduzam tanto a quantidade de hidrogênio difundido como também, a operacionalidade durante a soldagem que possibilite a automação da soldagem de reparos que atualmente é feita de forma manual no cenário nacional. Novos formatos de ondas em processos com comando de corrente, novas técnicas de alimentação do metal de adição, entre outras novidades que surgiram recentemente na soldagem, podem produzir características até então nunca alcançadas com processos convencionais. Características que possibilitem a produção de cordões satisfatórios mesmo sob condições mais severas como as propostas neste projeto.

Neste contexto e com o aumento da demanda em reparos de emergência devido a ocorrências de rupturas, furtos e até mesmo vandalismos em tubulações condutoras de petróleo no país, o projeto em epígrafe tem como objetivo global a geração de conhecimento científico e tecnológico, assim como a implementação de novas tecnologias de soldagem semiautomática e automática para a soldagem em operação utilizando como base o reparo de tubos por técnica de dupla calha ou similar e instalação de fittings para hot-tapping.