Avaliação da integridade estrutural de juntas soldadas do aço API 5 L x70 pelo processo de soldagem híbrido laser-arco através da análise microestrutural e da tenacidade à fratura por CTOD

Abstract

A fim de aumentar a produtividade, reduzir os custos e melhorar cada vez mais a qualidade e segurança das juntas soldadas, novos processos de soldagem vêm sendo estudados ao redor do mundo. O processo de soldagem híbrido laser-arco (HLAW) se mostra como promissor para aplicação em dutos de transporte de gás e óleo, pois apesar do elevado custo inicial associado a esse processo, apresenta ganho considerável quanto à produtividade, mantendo a qualidade e segurança necessárias para a aplicação. Esses dutos operam em situação, quase sempre, de alta pressão e é exigido um elevado grau de segurança, pois uma falha pode resultar em um acidente catastróficos. Convencionalmente, a pressão máxima que deve ser utilizada para transporte de gás e óleo é cerca de 72% do limite de escoamento, entretanto, esse conservadorismo resulta em projetos com excesso de material, o que aumenta o custo, além de gerar dificuldades como transporte e mais passes de soldagem. Por isso, a avaliação da integridade através da metodologia da mecânica da fratura é indicada para essas aplicações, pois permite a utilização de paredes mais finas, mantendo o principal critério que é a segurança. Portanto, este trabalho visa avaliar a integridade estrutural das juntas soldadas do aço API 5L X70, pelo processo de soldagem HLAW junto ao processo FCAW ou GMAW. Essa avaliação foi feita através da análise das microestruturas, microdureza, ensaios mecânicos, incluindo resistência à tração e o ensaio de tenacidade à fratura elasto-plástica, através da técnica de CTOD, realizado tanto no metal de base, quanto na zona fundida. Concluiu- se que a estrutura das juntas soldadas teve uma boa integridade estrutural, com ausência de defeitos como vazios ou mordedura. A região de mais elevada dureza foi encontrada na zona fundida pelo processo HLAW, devido à presença de microestruturas como perlita e carbertos dispersos e da adição dos elementos transferidos durante a queima do eletrodo. Os resultados de CTOD foram de 0,21 mm para as juntas soldadas com HLAW-FCAW e 0,28 mm para HLAW-GMAW e foi observada a fratura dúctil em todas as situações, indicando que mesmo com a presença de micro defeitos e ainda assim resistir a sua propagação. As fractografias pós ensaio de CTOD apresentaram uma superfície rugosa, o que confirma o comportamento elasto-plástico das juntas.