O que são linhas de títulos ERW?

Um dispositivo de difração de raios X é útil para analisar e medir a estrutura dos materiais em torno de soldas de tubos.

Ao cortar seções de solda representativas em soldagem por resistência elétrica (ERW) (também conhecida como soldagem por resistência de alta frequência), os engenheiros podem encontrar uma linha no centro da solda que varia em forma, largura, orientação e tonalidade, dependendo o tipo de aço e a técnica de gravação utilizada (ver Figura 1).

Pesquisadores da Thermatool Corp. descobriram que esta linha de ligação apresenta maior dureza do que a solda circundante no material SAE 4130 porque compreende uma mistura de ferrita, bainita e martensita não temperada. Normalmente, esta maior dureza na linha de ligação pode estar associada à perda de tenacidade na solda e pode ser melhorada por um tratamento térmico pós-solda de recozimento, de acordo com estudos de Battelle. Em outros casos, a linha de ligação pode ser mais suave do que a solda circundante, especialmente em aços de baixo carbono, como SAE 1010, bem como em soldas ERW de aço inoxidável.

Como a linha de ligação representa uma falta de homogeneidade na microestrutura, suspeitava-se que ela causava falhas na solda, especialmente porque verdadeiras descontinuidades, como inclusões de óxido, podem ficar presas no mesmo local na linha central da solda.

Determinar o que realmente são as linhas de ligação e quão perigosas elas podem ser para a integridade das soldas vale uma análise mais aprofundada da pesquisa.

Compreender as linhas de ligação de solda ERW requer alguma discussão sobre o processo em si – uma técnica de união em estado sólido na qual o aquecimento joule (resistivo) é usado para produzir uma ligação metalúrgica.

Durante a fase final de forjamento do processo, quaisquer partículas e inclusões não metálicas são ejetadas da interface juntamente com o metal plastificado. Este excesso de metal no diâmetro externo e às vezes no diâmetro interno pode ser removido por escarificação logo após a soldagem. O processo ERW é usado principalmente em aplicações automatizadas contínuas de soldas de costura longitudinal para produtos tubulares. Um esquema do processo de soldagem por indução é mostrado na Figura 2a, na soldagem por costura contínua de um produto tubular. A Figura 2b mostra a soldagem de contato de alta frequência (HF), na qual a corrente é transferida para a junta por meio de contatos deslizantes.

Em essência, o processo ERW é classificado como uma variante da soldagem por resistência, porque o aquecimento joule (resistivo) de uma seção transversal muito pequena das bordas a serem unidas fornece a fonte de calor para a soldagem.

As principais variáveis ​​do processo ERW incluem potência, frequência, velocidade de soldagem, ângulo V, posição do impedidor, pressão do rolo de soldagem e quantidade de perturbação total durante o forjamento, de acordo com estudos da Universidade LeTourneau. Observe que as bordas não devem derreter durante o processo e que a instabilidade do processo e a formação de arco entre as bordas adjacentes podem ocorrer algumas vezes. Quaisquer produtos de fusão localizados devem ser ejetados na rebarba para que a solda final permaneça uma junta de estado sólido.

É importante observar que o uso do efeito pelicular – a capacidade das correntes de alta frequência de fluir na superfície de um condutor – é muito importante para a eficiência do aquecimento nas bordas a serem unidas. À medida que a frequência aumenta, a profundidade da camada condutora de eletricidade diminui à medida que a resistência aumenta para a mesma corrente de soldagem, produzindo temperaturas mais altas. Normalmente são utilizadas frequências de 100 a 900 kHz, sendo a mais comum de 100 a 300 kHz para soldagem de tubos de aço.

O segundo efeito importante no ERW é o efeito de proximidade, que se refere à concentração de corrente entre dois condutores paralelos em função da distância entre eles. Em uma folga ou proximidade ideal entre as duas bordas do aço mostrada na Figura 2b, a geração de calor é otimizada em um ângulo V pequeno (possivelmente de 2 a 4 graus).

FIGURA 1. Esta seção transversal através de uma solda ERW de produção mostra uma linha de ligação típica (linha amarela) e uma zona processada termomecanicamente (TMPZ) (linha azul). A solda ERW foi feita em aço SAE 4130 com espessura de parede de 9,5 mm e ataque Nital.