Análise da soldagem em operação utilizando GMAW-P DC/AC assistida de aquecimento por indução e desenvolvimento de modelo 3D para simulação multifísica em MEF
Autor: Kaue Correa Riffel
Orientador: Regis Henique Gonçalves e Silva
Coorientador: Antonio Jose Ramirez
Data: 02/09/2022, 14h30min
Videoconferência: https://meet.google.com/szm-pqux-xro
Resumo:
Soldagem em operação é aplicada em equipamentos que em funcionamento, podendo haver a presença de escoamento em alta vazão e pressão que modifica o ciclo térmico da soldagem. Três pontos são críticos nessa técnica: as trincas induzidas por hidrogênio; o risco de perfuração; e a instabilidade química de fluidos. Isso traz a necessidade de processos e técnicas periféricas para maior segurança operacional. Assim, a presente tese propõe a implementação de duas variantes do GMAW – o GMAW-P DC e o GMAW-P AC – para o controle do aporte de calor e da transferência metálica na soldagem em operação. Para controlar a taxa de resfriamento e a difusão de hidrogênio é proposta a utilização do pré-aquecimento por indução. A qualificação de soldagem em laboratório também é avaliada por modelagem em elementos finitos (MEF), que resolve de forma acoplada o balanço de energia, o eletromagnetismo e o fluxo de fluido. O trabalho foi dividido em 3 etapas: a primeira conduzida junto ao LABSOLDA, a segunda junto à The Ohio State University e a terceira parte no retorno ao Brasil. As variantes de soldagem mostraram que é possível um controle do aporte térmico por meio da variação da porcentagem negativa (%N). Uma nova metodologia de cálculo dos parâmetros do processo mostrou-se mais adequada fisicamente. A indução pode trazer diferença significativa na temperatura no tubo. A soldagem circunferencial de dupla-calha mostrou dureza mais alta na ZAC GG. A simulação aplicada como ferramenta de estimativa mostrou que um pré-aquecimento de 200 ºC resultou em uma taxa de 41.3 ºC/s e microestrutura mais dúctil, fato validado em microscopia e testes de dureza. A indução reduziu a dureza significativamente para 256.8 HV (GMAW-P DC) e 257.8 HV (GMAW-P AC). A multidisciplinaridade dessa tese em análise de processos, metalurgia e simulação é um marco em cenário nacional no que tange à abordagem multidomínios, e da interdependência das diversas frentes que envolvem a ciência e a engenharia de soldagem.