Estudo do comportamento de fratura e de nucleação de trincas por fadiga em juntas soldadas e submetidas ao reparo por soldagem usando o aço A516 Gr70

Abstract

No presente trabalho foram analisadas chapas soldadas de aço ASTM A 516 GR 70, com espessura de 30,5 mm, soldadas pelo processo MAG - Metal Active Gas (Argônio-20% de CO2), com a utilização de chanfro em K para permitir penetração total em razão da elevada espessura. As juntas foram fabricadas com sete passes de soldagem de cada lado do chanfro. Após a realização da soldagem, um conjunto foi submetido a um passe de reparo, para refusão da superfície do cordão usando o processo TIG (Tungsten Inert Gas), enquanto outro conjunto foi submetido a dois passes de reparo. O presente trabalho teve como objetivo analisar nas juntas soldadas e submetidas ao reparo os aspectos de: dimensões (altura e largura) do cordão, comportamento do perfil da tensão residual medidas por difração de raios X, perfil microdureza Vickers, ensaio de tração, tenacidade a fratura pelo valor da integral J e nucleação de trinca em fadiga com base nas normas ASTM E466 e E606. Os resultados indicaram que, o maior número de passes de reparo diminuiu os valores de tensão residual de compressão nas direções, transversal e longitudinal, de -350 MPa para 50 MPa. Ocorreu uma maior uniformização nos valores de dureza Vickers, que tenderam a se estabilizar com valores de 200 HV, com a utilização dos reparos do cordão. Percebeu-se pelos resultados dos ensaios de tração que houve tendência de ruptura na região da solda e que as peças sem o reforço de cordão apresentaram queda nos valores de força de ruptura e tensão de ruptura. Nos ensaios de fadiga foi notado que a presença de descontinuidades na junta soldada governou o processo de falha. Foi observado que a tenacidade a fratura na junta soldada (sem reparo) apresentou valores de 1500 J/mm, enquanto as condições com reparo (um e dois passes de reparo) foram de 900 J/mm, portanto, inferiores ao encontrado no material sem solda (3500 J/mm). Não se perceberam diferenças significativas na tenacidade a fratura entre as condições com os passes de reparo. As análises de imagem indicaram que apesar da influência do nível de reparo na nucleação das trincas houve maior interferência das descontinuidades da região soldada, tornando a realização do reparo por soldagem com pouca influência nas propriedades avaliadas, sendo considerado uma operação possível de ser realizada na fabricação de componentes. Adicionalmente, pode ser observado que na soldagem chapas grossas com múltiplos passes podem ser provocadas mudanças na microestrutura e possível surgimento de regiões com descontinuidades influcenciando nas propriedades mecânicas da junta soldada.