Conjuntos soldados submetidos a carregamento excêntrico quase estático e de impacto estrutural “fora do plano”

Abstract

Conexões estruturais soldadas são utilizadas para a construção de pontes, edifícios, instalações de extração de petróleo e gás, na indústria naval, agrícola, automobilística e aeroespacial. Esta tese mostra resultados de uma investigação sobre o comportamento de conjuntos produzidos com juntas soldadas de filete, submetidos a carregamentos excêntricos, quase estáticos e de impacto estrutural “fora do plano”. Sendo assim, os conjuntos soldados foram fabricados, com um dos elementos em “balanço”, utilizando-se aços estruturais ASTM A-36 e ASTM A-572 grau 50, unidos pelo processo de soldagem a arco com proteção gasosa (MAG). Para fins de comparação, todas as soldagens foram realizadas na temperatura ambiente e mesmo pré-aquecimento, com os parâmetros mantidos constantes e eletrodos classes AWS ER70S-6 e AWS ER120S-G. Dentre os principais resultados foi observado que nos ensaios com carregamento quase estático, para ambos os metais base, os cordões paralelos soldados com ER120S-G pré-aquecidos a 150 °C suportaram maiores carregamentos por tempos menores, e os cordões transversais suportaram menores carregamentos por tempos maiores. Nos ensaios de impacto estrutural dos conjuntos soldados com metal base ASTM A572 grau 50, cordões paralelos soldados com eletrodo ER70S-6, pré-aquecidos a 150 °C resistiram cerca de 50% da carga projetada. Superfícies de fratura produzidas pelo carregamento por impacto estrutural dos cordões soldados com eletrodo ER120S-G foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura. Cordões de solda paralelos produziram fraturas com características dúcteis e cordões perpendiculares fraturas dúcteis com planos de clivagem.

Welded structural connections are used for the construction of bridges, buildings, oil and gas extraction facilities, in the marine, agricultural, automobile and aerospace industries. This paper shows results of an investigation on the behavior of assemblies produced with welded fillet joints subjected to eccentric, quasi-static and “out-of-plane” structural impact loads. Therefore, weldments were manufactured, with one of the elements in “balance”, using ASTM A-36 and ASTM A-572 grade 50 structural steels, joined by the process of gas metal arc welding (GMAW or MAG). For the purpose of comparison, all weldings were made at room temperature and same preheating, with parameters kept constant and classes AWS ER70S-6 and AWS ER120S-G electrodes. Among the main results, it was observed that in tests with quasi-static loading, for both base metals, the parallel weld beads welded with ER120S-G preheated to 150 °C withstood greater loads for shorter times, and the transverse weld beads withstand smaller loads for longer periods of time. Related to structural impact tests of ASTM A572 grade 50 base metal weldments, the parallel weld beads welded with electrode ER70S-6, preheated to 150 °C, withstood near to 50% of the designed load. Fractured surfaces produced by structural impact loading of the weld beads with the ER120SG electrode were analysed by scanning electron microscopy. Parallel weld beads produced fractures witch ductile characteristics, and perpendicular weld beads produced ductile fractures with cleavage planes.E