Mechanical properties of welded joints depend on the way heat flows through the welding passes. In multipass welding the reheating of the heat affected zone (HAZ) can form local brittle zones that need to be delimited for evaluation. The difficulty lies in the choice of a model that can simulate multipass welding. This study evaluated Rosenthal’s Medium Thick Plate (MTP) and the Distributed heat Sources (DHS) of Mhyr and Gröng models. Two assumptions were considered for both models: constant and temperature-dependent physical properties. It was carried out on a multipass welding of an API 5L X80 tube, with 1016 mm (42″) external diameter, 16 mm thick and half V-groove bevel, in the 3G up position. The root pass was welded with Gas Metal Arc Welding (GMAW) process with controlled short-circuit transfer. The Flux Cored Arc Welding (FCAW) process was used in the filling and finishing passes, using filler metal E111T1-K3M-JH4. The evaluation criteria used were overlapping the simulated isotherms on the marks revealed in the macrographs and the comparison between the experimental thermal cycle and those simulated by the proposed models. The DHS model with the temperature-dependent properties presented the best results and simulated with accuracy the HAZ of root and second welding passes. In this way, it was possible to delimit the HAZ heated sub-regions.

No abstract

Resumo: A obtenção de raizes ou zero de função de equações transcendentais na forma reduzida, depende do comportamento destas equações próximo à essas raizes, necessitando assim de métodos numéricos confiáveis e de baixo custo computacional para sua determinação mais eficaz, métodos estes amplamente utilizados nas áreas INTRODUÇÃOA soldagem é um dos processos de fabricação mais importantes da indústria, sendo amplamente utilizado na fabricação de estruturas metálicas, navios, oleodutos, plataformas marítimas, etc. Os processos de soldagem utilizam o calor como principal fonte de energia, sendo necessário o seu fornecimento à junta, para a formação da poça de fusão, de tal maneira a garantir a execução de uma junta soldada de boa qualidade. Este calor é de suma importância na execução da junta soldada, no entanto, possui grande potencial de problemas devido a sua influência direta nas transformações de fase que afetam o desempenho da junta soldada, Wainer, Brandi e Mello (1992).Esses efeitos são consequência dos ciclos térmicos e, consequentemente, das variações de temperatura em diversos pontos do material a ser soldado. Por utilizar uma fonte de calor concentrada com geometria puntiforme (chapa grossa) ou linear (chapa fina), a soldagem é caracterizada pelo aquecimento de regiões localizadas na peça, permanencendo o restante desta em temperaturas muito inferiores, denotando a não uniformidade da distribuição de temperatura na junta soldada, Guimarães et al., (2012).A determinação da geometria do contorno das isotermas provenientes das juntas soldadas em chapas metálicas é fundamental para o entendimento do comportamento térmico do processo para diferentes materiais e parâmetros de soldagem. Esse contorno da isoterma é obtido através da solução da equação de transferência de calor por condução, proposta por Rosenthal em 1941, na forma reduzida. Através da solução desta equação é possivel determinar os pontos

Resumo O regime quase-estacionário pode não ser alcançado em soldagens a arco elétrico de peças de pequenas dimensões e/ou de materiais de maior condutividade térmica. Entretanto, o regime transiente sempre ocorrerá no início e no final da soldagem. Neste regime, a variação do fluxo de energia via calor pode promover variações microestruturais e, consequentemente, variações de propriedades físicas. Portanto, o objetivo deste estudo é analisar as variações de dureza e de microestrutura ao longo do cordão de solda nos regimes transiente e quase-estacionário, com o processo GMAW e consumível ER70S-6, nos aços ASTM-A36 e SAE-1045. Foram realizados cordões sobre chapa e coletados ciclos térmicos na face oposta à face soldada, a partir de termopares soldados em diferentes posições ao longo de uma linha paralela à linha central do cordão. Também foram realizados ensaio de microdureza e metalografia. Obtiveram-se maiores taxas de resfriamento no início do cordão, durante o regime transiente, resultando em maiores frações volumétricas de ferrita acicular e menores frações de ferrita de contorno de grão e de Widmanstätten. Consequentemente, obteve-se um aumento de dureza em torno de 20% no início do cordão, tendo-se como referência aos valores de dureza do regime quase estacionário.

In pipelines projects, the high strength low alloy (HSLA) steels are used, such as the API 5L X80 steel. During the multipass welding of these pipes, the heat affected zone (HAZ) of the root pass is subjected to a new thermal cycle by the subsequent welding passes. This results in changes in the values of the physical properties. In the HSLA steels, the intercritical reheated coarse-grained heat-affected zone (IR-CGHAZ) can become a local brittle zone, that is, a region with greater hardness. Consequently, structural failures could happen, causing undesired shutdowns in fluid transportation. The objective of this work is to develop a methodology based on the distributed heat sources model of Mhyr and Gröng, to evaluate the heat flux in the welding considering the temperature-dependent physical properties. Extend the application of this tool in multipass welds to identify HAZ subregions of a previous pass being affected by the HAZ of subsequent passes. The simulated isotherms were validated through measurements made on macrographs of welded joints. The simulated thermal cycles were validated through the maximum temperatures reached and the cooling times from 800 °C to 500 ºC (Δt8-5) of the experimental thermal cycles. By applying the proposed methodology, it was possible to accurately delimit reheated HAZ regions and analyze the effects of subsequent passes in each of the root pass HAZ subregions. The IR-CGHAZ in the root pass region was localized, but it did not behave as a brittle zone due to the good weldability of the API 5L X80 steel as proven by the hardness and Charpy-V impact tests.