Orientador: Prof. Jair Carlos Dutra, Dr. Eng.
Coorientador: Prof. Régis Henrique Gonçalves e Silva, Dr. Eng.
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RESUMO
Este trabalho relata uma contribuição ao desenvolvimento de tecnologias e de equipamentos aplicados à soldagem orbital de tubos. A temática foi iniciada no LABSOLDA há mais de 10 anos e visa, assim como foi no desenvolvimento de fontes de energia para soldagem, criar condições para que o país deixasse de ser somente um espectador no curso dos acontecimentos e passasse a ser um agente com um pouco mais de conteúdo transformador. Nesta sequência de atuação, o presente trabalho utiliza uma versão de processo MIG/MAG que foi concebida no ciclo evolutivo das fontes de energia originárias do LABSOLDA, as quais são continuamente aprimoradas pelo seu fabricante, a empresa IMC. Trata-se da versão CCC - Curto-Circuito Controlado, a qual possui congêneres no mundo, como a STT, CMT, RMD e outras. Estas versões de processo MIG/MAG possuem como atual e principal apelo de utilização a soldagem de raiz. Este apelo está neste trabalho sendo testado e confrontado mediante mais uma ação na tentativa de contribuir no desenvolvimento de tecnologias de equipamentos para soldagem orbital mecanizada de tubos. Foi procurado dar realismo prático mediante o confronto com situações realísticas industriais, como foi o caso de uma espécie de desafio lançado pela PETROBRAS, em que era vislumbrada uma competição para ser verificada a melhor solução para a soldagem orbital de tubos API 5L X70. Entretanto, tanto para este desafio PETROBRAS, como para inúmeros outros casos, não há sempre uma obrigatoriedade de que o passe de raiz seja executado sem a utilização de anteparos (backings). Uma das empresas que participou do citado desafio utilizou estes anteparos, produzindo soldas com elevada produtividade. Todavia, o caso aqui considerado neste trabalho pressupôs a não possibilidade de utilização do backing. Assim, a versão CCC foi utilizada amplamente, bem como a versão STT da empresa Lincoln Electric. Além disso, em razão de informações colhidas internacionalmente de que a versão CMT da empresa Fronius produzia bons resultados, a referida versão também foi utilizada como comparação. Na oportunidade, foram realizadas investigações e angariado conhecimento sobre o comportamento e a funcionalidade das versões MIG/MAG e dos manipuladores robóticos de sistemas orbitais mecanizados. Nesse contexto, diferentes formas geométricas de chanfros foram testadas, como, por exemplo, o chanfro “V” e o chanfro “U”. Para o chanfro “V”, foi evidenciado que o CCC e o STT apresentaram bons resultados com relação à fusão no chanfro, o que não foi constatado com o CMT. Com relação ao chanfro “U”, verificou-se uma melhor condição de aplicação, do ponto de vista de robustez do processo, comparada com o chanfro “V”. Essa constatação foi verificada de maneira que, com o chanfro “U”, é possível realizar a raiz em toda a circunferência do tubo, encostando-se a junta sem aberturas e, mesmo assim, resultar em cordões com penetração total da solda e com boas características geométricas de fusão. As soldas com chanfro “U” foram validadas com a soldagem de vários corpos de prova de tubos da especificação API 5L em diferentes espessuras e diâmetros com as versões CCC e CMT, as quais apresentaram boas características de soldagem. A verificação das variáveis de movimento do manipulador robótico e a verificação da análise de estabilidade da transferência metálica – resultante das variáveis da fonte de energia – foram executadas, de modo a resultar em documentos (EPS – Especificação de Procedimento de Soldagem) que possam garantir a repetibilidade e a confiabilidade dos procedimentos de soldagem desenvolvidos, tornando-os robustos.
Palavras-chave: Passe de Raiz, GMAW, Soldagem Orbital, Procedimento Mecanizado.
ABSTRACT
This paper reports a contribution to the development of technologies and equipment applied to orbital pipe welding. The subject was initiated in LABSOLDA for over 10 years and aims, as it was with the development of power sources for welding, create conditions for the country to cease being only a bystander on the course of events and passed to be an agent with a little more tranforming content. In this sequence of action, this study utilizes a MIG/MAG process version that was conceived in the evolutionary cycle of energy sources originated from LABSOLDA, which are continuously enhanced by its manufacturer, the IMC company. It is about the CCC version – Controlled Short Circuiting, which has counterparts in the world, such as STT, CMT, RMD and others. These versions of MIG/MAG processes have as current and main appeal for use the root welding. This appeal in this paper is being tested and confronted by another action in an attempt to contribute to the development of equipment technologies for mechanized orbital pipe welding. It was sought to give practical realism by the confrontation with industrial realistic situations, as was the case of a sort of challenge launched by PETROBRAS, which envisioned a competition in order to be ascertained the best solution for the orbital welding of API 5L X70 pipes. However, both for this PETROBRAS challenge, and for many other cases, there is not always a obligatoriness that the root pass is performed without the use of backings. One of the companies that participated in the aforementioned challenge used these backings, producing welds with high productivity. Nevertheless, the case considered here in this paper assumes no possibility of using the backing. Thus, the CCC version was widely used, as well as the STT version of Lincoln Electric Company. Furthermore, because of internationally collected information that the CMT version of Fronius company produced good results, the said version was also utilized for comparison. At the opportunity, there were carried out investigations and raised knowledge about the behavior and functionality of the versions MIG/MAG and the robotic manipulators of mechanized orbital systems. In this respect, different geometric forms of grooves were tested, such as, for example, the groove "V" and the groove "U". For the groove "V", it was shown that the CCC and the STT presented good results concerning the fusion on the groove, which was not observed with the CMT. With regard to the groove “U”, it was found a better application condition, from the process robustness point of view, compared with the groove "V". This finding was verified in a way that, with the groove “U”, it is possible to perform the root around the entire tube circumference, leaning the joint without gaps, and yet, result in beads with full penetration of the weld and with good geometric characteristics of fusion. The welds with the groove "U" were validated by the welding of several test samples of API 5L class tubes of different diameters and thicknesses with the CCC and CMT versions, which showed good welding characteristics. Verification of the movement variables of the robotic manipulator and verification of the stability analysis of the metal transfer − resulting from the power supply variables − were executed so as to result in documents (WPS – Welding Procedure Specification) that can ensure repeatability and reliability of the developed welding procedures, making them robust.
Keywords: Root Pass, GMAW, Orbital Welding, Mechanized Procedure.
REFERÊNCIA:
SARTORI, Francisco. Tecnologias e Técnicas Modernas do Processo MIG/MAG para o Passe de Raiz em Soldagem Orbital de Tubos. 2016. 155 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2016.