Caracterização mecânica e metalúrgica de tubos de aço API 5L X65 soldados através do processo de solda por fricção com anel intermediário

Abstract

Este trabalho apresenta a caracterização mecânica e metalúrgica de juntas soldadas através do processo de solda por fricção com a utilização de um anel intermediário, que consiste em utilizar o movimento rotacional do anel central, para unir duas superfícies tubulares. A utilização desta técnica é crescente, tornando-se uma alternativa de grande valor na soldagem de tubos de grandes extensões, em substituição as soldas manuais convencionais. Assim, a otimização dos parâmetros utilizados neste processo para a realização de uma solda de boa qualidade também vem em crescente desenvolvimento visto que as aplicações destas tubulações podem ser alocadas em situações ambientais distintas, como subterrestre ou offshore. As quatro juntas soldadas, estudadas neste trabalho, foram realizadas utilizando-se secções tubulares e anel produzidos em aço API 5L X65. Para a realização das soldas, foram utilizados diferentes parâmetros, previamente estabelecidos, variando-se a força axial compressiva aplicada e o consumo de material. Para a caracterização metalúrgica, foram realizadas analises macro e microscópicas, com o intuito de encontrar possíveis defeitos na região soldada, identificar as zonas termicamente e termo mecanicamente afetadas, qualificar a zona de ligação entre tubo e anel e também para a identificação das diferentes microestruturas encontradas ao longo da junta. Já para a análise mecânica foi realizado um perfil de microdureza, a fim de identificar o gradiente de dureza nas diferentes regiões da amostra e assim verificar possíveis zonas fragilizadas presente no material.

This work presents the mechanical and metallurgical characterization of welded joints through the friction welding process with an intermediate ring, which consists in using the rotational movement of the central ring, to join two tubular surfaces. The use of this technique is increasing, becoming an alternative of great value in the welding of tubes of great extensions, replacing the conventional manual welds. Thus, the optimization of the parameters used in this process for the realization of a good quality weld also comes in increasing development since the applications of these pipes can be allocated in different environmental situations, such as underground or offshore. Four welded joints, were made using tubular and ring sections produced in API 5L X65 steel. For the realization of the welds, different parameters, previously established, were used, varying the compressive axial force applied and the material consumption. For the metallurgical characterization, macro and microscopic analyzes were carried out to identify possible defects in the welded region, to identify the thermally and thermomechanically affected areas, to qualify the zone of connection between tube and ring and also to identify the different microstructures found along the joint. For the mechanical analysis, a microhardness profile was performed in order to identify the hardness gradient in the different regions of the sample and to verify possible fragilized zones present in the material.