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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.2020.tde-07012020-162858
Documento
Autor
Nome completo
Antonio do Nascimento Silva Alves
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2019
Orientador
Banca examinadora
Brandi, Sérgio Duarte (Presidente)
Burgos, Diego Felipe Sarzosa
Araújo, Douglas Bezerra de
Silva, Régis Henrique Gonçalves e
Soeiro Junior, Jaime Casanova
Título em português
Simulação numérica e experimental de soldagem em operação de um aço API 5L X80 com processo GMAW.
Palavras-chave em português
Aço
Método dos Elementos Finitos
Soldagem
Transferência de calor
Resumo em português
Dentre as intervenções para reparo, modificação e ampliação de dutos, a soldagem em serviço é a técnica de reparo mais utilizada, pois garante o contínuo fornecimento do fluido conduzido, oferecendo uma grande vantagem do ponto de vista econômico e ambiental. O objetivo deste trabalho é reproduzir a condição de soldagem em operação, através do desenvolvimento de um dispositivo utilizando recirculação de água, redução da dureza máxima na ZAC, abaixo de 350 HV, utilizando a técnica de reaquecimento, estudar a influência da espessura, potência disponível e velocidade de soldagem sobre a morfologia do cordão, microdureza e temperatura máxima na face oposta, utilizando delineamento de experimentos, como também simular numericamente utilizando o método dos elementos finitos através do software Sysweld® a transferência de energia via calor durante a soldagem, obtendo assim a temperatura máxima atingida na face oposta ao arco, contemplando as condições de contorno características da soldagem em operação. O arranjo experimental desenvolvido reproduz a condição de extração de energia similar à soldagem em operação. Segundo o método EWI o tempo de resfriamento entre as temperaturas 250 ºC e 100 ºC é em torno de 10s, no arranjo experimental obteve-se entre 9 e 11 segundos. Houve redução em média de 9% para valores abaixo de 350 HV. As superfícies de respostas obtidas permitiram prever satisfatoriamente a morfologia do cordão. O modelo numérico simulado com o software Sysweld®, permitiu a determinação do coeficiente de transferência de energia via calor por convecção, ao ser utilizando o método do EWI para medir o tempo de resfriamento ?t 250 -100 ºC permitindo assim a validação da simulação numérica.
Título em inglês
Numerical and experimental simulation of in-service welding of an API 5L X80 steel with GMAW process.
Palavras-chave em inglês
Finite Element Method
In-service welding
Multipass welding
Sysweld®
Welding process simulation
Resumo em inglês
Among pipeline repair, modification and extension interventions, in-service welding is the most widely used repair technique, as it guarantees the continuous supply of the conducted fluid, offering a great advantage from an economic and environmental point of view. The objective of this work is to reproduce the in-service welding condition in by developing a device using water recirculation, reduction of maximum hardness in ZAC, below 350 HV, using the temper bead technique, study the influence of thickness, power available and welding speed on bead morphology, microhardness and maximum temperature on the opposite face using experimental design, as well as numerically simulating using the finite element method through Sysweld® software the heat transfer via heat during welding, obtaining thus the maximum temperature reached on the opposite side of the arc, contemplating the characteristic boundary conditions of the in-service welding. The experimental arrangement developed reproduces the energy extraction condition as in-service welding. According to the EWI method, the cooling time between 250ºC and 100ºC was around 10s, in the experimental arrangement it was obtained between 9 and 11 seconds. There was an average reduction of 9% to values below 350 HV. The response surfaces obtained allowed satisfactory prediction of the weld bead morphology. The numerical model simulated with the Sysweld® software, allowed the determination of the energy transfer coefficient via convection heat, using the EWI method to measure the cooling time ?t 250 -100 ºC thus allowing the validation of the numerical simulation.
 
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Data de Publicação
2020-01-08
 
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