Estudo das tensões residuais decorrentes do processo de soldagem em chapas de API 5L X80

Abstract

Considerando a atual alta demanda por materiais de alta resistência baixa liga na indústria de óleo e gás, e os desafios existentes para a união dos mesmos, propõe-se neste trabalho o estudo das tensões residuais decorrentes da soldagem nesses materiais, as quais podem prejudicar ou até mesmo ajudar o seu desempenho em campo. Para isso, procederam-se soldas de topo em chapas de aço API 5L X80 pelo processo MAG, que posteriormente tiveram suas tensões analisadas pelo processo de difração por raios x. Foram soldados três corpos de prova, num total de oito passes por corpo de prova (um passe inferior ao chanfro, o passe de raiz, e seis passes de enchimento e reforço). Mediram-se perfis de tensão longitudinais e transversais à direção de soldagem na superfície inferior das chapas. As análises ocorreram em três etapas: logo após o passe inferior, depois do passe de raiz e depois dos passes de enchimento e reforço. Paralelamente, desenvolveu-se um modelo numérico fazendo-se uso de um aplicativo comercial com o intuito de verificar a capacidade de previsão destas tensões. Comparando os resultados, observou-se convergência qualitativa entre os modelos numérico e experimental para as curvas de tensão na direção longitudinal a de soldagem.

Considering the current high demand for high strength low alloy steel materials on oil and gas industry and the challenges in joining them, this work proposes the study of stresses due to welding in these materials. For this, butt welds are carried out on plates of API 5L X80 steel by the MAG process, which were subsequently analyzed by x-ray diffraction. Three samples were welded, with each of them being subject to a total of eight passes (one pass below the chamfer, the root pass, and six build-up and reinforcement passes). Stress profiles were measured longitudinally and transversely to welding direction on the plates. The analyzes were carried out in three steps: after the lower pass, after the root pass and then after the build-up and reinforcement passes. In parallel, it was developed a numerical model with commercial software in order to verify the feasibility of stress prediction. Comparing the results, there was convergence between the experimental and numerical models for the stress curves in the longitudinal direction of welding.