07486919443-2014-09-19-21-09-09-EngInspecao-Soldagem-1a

CONCURSO PETROBRAS E NGENHEIRO ( A ) D E E QUIPAMENTOS J ÚNIOR - I NSPEÇÃO

Soldagem

T F A R D Questões Resolvidas

Q UESTÕES RETIRADAS DE PROV PROVAS DA BANCA CESGRANRIO

Produzido Produzido por Exatas Concursos rev.1a

Introdução

T F A R D

Recomendamos que o candidato primeiro estude a teoria referente a este assunto, e só depois utilize utilize esta apostila. apostila. Recomendamo Recomendamoss também também que o candidato candidato primeiro tente resolver resolver cada questão, sem olhar a resolução, e só depois observe como nós a resolvemos. Deste modo acreditamos que este material será de muito bom proveito. Não será dado nenhum tipo de assistência pós-venda para compradores deste material, ou seja, qualquer dúvida referente às resoluções deve ser sanada por iniciativa própria do comprador, seja consultando consultando docentes docentes da área ou a bibliogr bibliografia. afia. Apenas serão considerad considerados os casos em que o leitor encontrar algum erro (conceitual ou de digitação) e desejar informar ao autor tal erro a fim de ser corrigido. As resoluções aqui apresentadas foram elaboradas pela Exatas Concursos, única responsável pelo conteúdo deste material. Todos nossos autores foram aprovados, aprovados, nos primeiros primeiros lugares, em concursos concursos públicos públicos relativos relativos ao material material elaborado elaborado.. A organização, organização, edição e revisão revisão desta apostila apostila é responsabil responsabilidade idade de nossa equipe. A Exatas Concursos Concursos e todos seus autores não possuem nenhum tipo de vínculo com a empresa CESGRANRIO, CESPE ou qualquer outra banca examinadora. Este material é de uso exclusivo exclusivo do(a) comprador(a) comprador(a).. Sendo vedada, vedada, por quaisquer quaisquer meios e a qualquer título, a sua reprodução, cópia, divulgação e distribuição. Sujeitando-se o infrator à responsabilização civil e criminal. Faça um bom uso do material, e que ele possa ser muito útil na conquista da sua vaga.

Material de uso exclusivo de Danilo Helder De Melo Pereira portador do CPF 074.869.194-43. É vedada, por quaisquer meios e a qualquer título, a sua reprodução, cópia, divulgação e distribuição. Sujeitando-se Sujeitando-se o infrator à responsabilização responsabilização civil e criminal.

Introdução

T F A R D

Recomendamos que o candidato primeiro estude a teoria referente a este assunto, e só depois utilize utilize esta apostila. apostila. Recomendamo Recomendamoss também também que o candidato candidato primeiro tente resolver resolver cada questão, sem olhar a resolução, e só depois observe como nós a resolvemos. Deste modo acreditamos que este material será de muito bom proveito. Não será dado nenhum tipo de assistência pós-venda para compradores deste material, ou seja, qualquer dúvida referente às resoluções deve ser sanada por iniciativa própria do comprador, seja consultando consultando docentes docentes da área ou a bibliogr bibliografia. afia. Apenas serão considerad considerados os casos em que o leitor encontrar algum erro (conceitual ou de digitação) e desejar informar ao autor tal erro a fim de ser corrigido. As resoluções aqui apresentadas foram elaboradas pela Exatas Concursos, única responsável pelo conteúdo deste material. Todos nossos autores foram aprovados, aprovados, nos primeiros primeiros lugares, em concursos concursos públicos públicos relativos relativos ao material material elaborado elaborado.. A organização, organização, edição e revisão revisão desta apostila apostila é responsabil responsabilidade idade de nossa equipe. A Exatas Concursos Concursos e todos seus autores não possuem nenhum tipo de vínculo com a empresa CESGRANRIO, CESPE ou qualquer outra banca examinadora. Este material é de uso exclusivo exclusivo do(a) comprador(a) comprador(a).. Sendo vedada, vedada, por quaisquer quaisquer meios e a qualquer título, a sua reprodução, cópia, divulgação e distribuição. Sujeitando-se o infrator à responsabilização civil e criminal. Faça um bom uso do material, e que ele possa ser muito útil na conquista da sua vaga.


Índice de Questões

T F A R D

Prova: Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Inspeção - Petrobras 2012

Q54 (pág. Q54 (pág. 11), Q55 11), Q55 (pág. (pág. ?? ), Q56 ), Q56 (pág. (pág. 3), Q57 3), Q57 (pág. (pág. 6), Q58 6), Q58 (pág. (pág. 5), Q59 (pág. Q59 (pág. 8), Q60 8), Q60 (pág. (pág. 9), Q61 9), Q61 (pág. (pág. 12), Q62 12), Q62 (pág. (pág. 1).


Q56 (pág. Q56 (pág. 14), Q57 14), Q57 (pág. (pág. 18), Q58 18), Q58 (pág. (pág. 16), Q59 16), Q59 (pág. (pág. 17), Q60 17), Q60 (pág. (pág. 19), Q61 (pág. Q61 (pág. 21), Q62 21), Q62 (pág. (pág. 23).


Q22 (pág. Q22 (pág. 24), Q23 24), Q23 (pág. (pág. 27), Q24 27), Q24 (pág. (pág. 26), Q25 26), Q25 (pág. (pág. 31), Q26 31), Q26 (pág. (pág. 29), Q27 (pág. Q27 (pág. 30), Q28 30), Q28 (pág. (pág. 33), Q29 33), Q29 (pág. (pág. 35), Q30 35), Q30 (pág. (pág. 36), Q31 36), Q31 (pág. (pág. 39), Q63 (pág. Q63 (pág. 42), Q65 42), Q65 (pág. (pág. 43), Q67 43), Q67 (pág. (pág. 44).

Prova: Engenheiro(a) de Equipamentos Pleno - Inspeção - Petrobras 2006

Q41 (pág. Q41 (pág. 46), Q42 46), Q42 (pág. (pág. 54), Q43 54), Q43 (pág. (pág. 49), Q45 49), Q45 (pág. (pág. 51), Q47 51), Q47 (pág. (pág. 47), Q49 (pág. Q49 (pág. 57), Q50 57), Q50 (pág. (pág. 52), Q56 52), Q56 (pág. (pág. 56).

Prova: Engenheiro(a) de Equipamentos Pleno - Inspeção - Petrobras 2005

Q52 (pág. Q52 (pág. 59), Q53 59), Q53 (pág. (pág. 61), Q54 61), Q54 (pág. (pág. 63), Q55 63), Q55 (pág. (pág. 65), Q61 65), Q61 (pág. (pág. 66).

Número total de questões resolvidas nesta apostila: 41


Soldagem

T F A R D

Questão 1

(Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Inspeção - Petrobras 2012) so agem e aços-car ono rot ne ra na n str a metal-mecânica, mas envolve fatores de risco, como soldabilidade (metalúrgica e operacional) do material e projeto satisfatório da estrutura soldada.

Nesse contexto, caracteriza a soldabilidade metalúrgica dos aços-carbono, EXCETO ser (A) expressa em termos do carbono equivalente do material. (B) responsável por induzir o trincamento a frio da zona termicamente afetada da junta. (C) responsável por perda de tenacidade da junta soldada. (D) responsável pela sensitização do contorno de grão na zona termicamente afetada. (E) responsável pelo aparecimento de tensões residuais na junta soldada.

Resolução:

A soldabilidade é definida pela American Welding Society (AWS) como “a capacidade de um material ser soldado nas condições de fabricação impostas por uma estrutura específica, projetada de forma adequada e de se comportar adequadamente em serviço”. Isto é, a soldabilidade representa a facilidade de um material ser soldado e atender satisfatoriamente as condições de uso. Portanto, para se determinar a soldabilidade de um material, deve-se considerar o processo e procedimento da soldagem e sua aplicação posterior. Um aço que requer muitos cuidados durante a solda (controle de temperatura e tratamento pós-solda) é dito como um aço de baixa soldabilidade. Por outro lado, se não há necessidade de cuidados especiais durante ou após a solda, é dito que o aço tem boa soldabilidade. Na soldagem de aços carbonos, o que normalmente determina a soldabili-

Material de uso exclusivo de Danilo Helder De Melo Pereira portador do CPF 074.869.194-43. É vedada, por quaisquer meios e a qualquer título, a sua reprodução, cópia, divulgação e distribuição. Sujeitando-se o infrator à responsabilização civil e criminal.

Soldagem

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dade são os fatores abaixo: •

•

•

•

Formação de trincas induzidas pelo hidrogênio na ZTA; Perda de tenacidade na ZTA (associado a alterações de microestrutura e tensões residuais); Perda de tenacidade na zona fundida; Trincas de solidificação;

T F A R D •

Teor de carbono;

Assim, o que caracteriza a soldabilidade de aços carbonos é, exceto:

(A) INCORRETO. O teor de carbono influi diretamente na soldabilidade de aços carbono, por isso, muitas vezes, é conveniente utilizar o conceito de carbono equivalente. (B) INCORRETO. A facilidade de formação de trincas a frio é fator determinante para caracterizar a soldabilidade de um aço.

(C) INCORRETO. A queda de tenacidade da junta soldada também é uma variável que caracteriza a soldabilidade de aços carbono. (D) CORRETA. A sensitização é um fator que determina a soldabilidade de aços inoxidáveis. É caracterizada pela precipitação de carbonetos de cromo nos contornos de grão do aço. (E) INCORRETA. As tensões residuais na junta soldada também contribuem para a caracterização da soldabilidade. Tensões residuais são muito prejudiciais quando agem de forma trativa. 







Alternativa (D)


Soldagem

Questão 2

3

(Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Inspeção - Petrobras 2012)

T F A R D

Disponível em: . Acesso em: 03 abr. 2012. Adaptado.

O diagrama de Schaeffler, apresentado acima, é uma importante ferramenta adotada no estudo da soldabilidade dos aços inoxidáveis. Assim, deseja-se fazer uma solda dissimilar entre um aço estrutural (Cr eq=0,4 e Nieq=7,8) e outro inoxidável (Cr eq=20,8 e Nieq=14,9), adotando o material de adição X (Cr eq=25,4 e Nieq=15,1) ou Y (Cr eq=31,9 e Nieq=13,4). A tabela abaixo apresenta a diluição de diferentes processos de soldagem. Processo

Diluição (%)

eletrodo revestido

10-30

TIG com adição

2-20

plasma com adição

20-40

Nesse contexto, para a obtenção de

(A) 5-20% de ferrita, o material de adição X necessita maior diluição que Y. (B) 0-5% de ferrita, o material de adição Y poderá ser adotado conjuntamente com o processo TIG. (C) 0-5% de ferrita, um material de adição Y poderá ser adotado com qualquer dos processos. (D) 15% de ferrita, o material de adição X poderá ser adotado conjuntamente com o processo de eletrodo revestido. (E) 30-40% de ferrita, o material de adição X poderá ser adotado.

Resolução:

Conforme informado pela questão, o emprego do diagrama de Schaeffler é de extrema importância para o estudo da soldabilidade de aços inoxidáveis. É possível com ele prever a estrutura da junta soldada conhecendo as composições químicas do metal de base e metal de adição. Ele também pode ser utilizado para prever a estrutura de soldas dissimilares, ou seja, soldas onde se tem a junção de dois metais distintos. A previsão da estrutura da solda é feita utilizando o conceito de cromo equivalente e níquel equivalente. Nessa questão, esses dois valores já foram fornecidos, tanto para os metais de base quanto para o metal de adição. No diagrama, são colocados os pontos de cada composição dos metais de base e traçado uma reta entre eles. A composição do metal de adição também deve ser indicada no


Soldagem

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diagrama. Uma reta deve ser traçada entre o ponto médio das composições dos metais de base e o ponto da composição do metal de adição. A diluição do processo de soldagem é 0% no ponto de composição do metal de adição e 100% no ponto médio das composições dos metais de base. Os pontos de cada composição foram indicados no diagrama abaixo.

T F A R D A I

X 0%

Y

0%

100%

AE

Onde: AE - aço estrutural (Cr q = 0,4 e N i q = 7,8); AI - aço inoxidável (Cr q = 20,8 e N i q = 14,9); X - material e adição X (Cr q = 25,4 e N i q = 15,1); Y - material de adição Y (Cr q = 31,9 e N i q = 13, 4). e

e

e

e

e

e

e

e

Localizado cada material no diagrama, é possível determinar a microestrutura para situação mencionada nas alternativas. (A) INCORRETA. Observando a reta do ponto 0% a 100% de X, nota-se que para diluições pequenas já se atinge o campo entre 5% e 20% de ferrita. Para o material de adição Y, necessita-se uma diluição maior, por volta de 50%, para que se atinja o campo entre 5% e 20% de ferrita. (B) INCORRETA. Utilizando o processo de solda TIG, se tem uma diluição variando de 2% a 20%. O material de adição Y, com essa diluição, irá atingir os campos entre 30% e 60% de ferrita. (C) INCORRETA. Conforme avaliado na alternativa (B), para o processo TIG com


Soldagem

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o material Y, devido à diluição, não se atinge o campo de 0% a 5% de ferrita. (D) CORRETA. Com o processo de eletrodo revestido se terá uma diluição de 10% a 30%. Observando essa diluição na reta do material de adição X, notase que a microestrutura fica compreendida entre 5% e 20% de ferrita, podendo ser atingido os 15% de ferrita. (E) INCORRETA. Observando a reta do material de adição X, percebe-se que o campo situado entre 30% e 40% de ferrita não é atingido para qualquer   diluição.

T F A R D

Alternativa (D)



Questão 3



(Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Inspeção - Petrobras 2012) m operaç es e so agem, uas ou ma s peças s o conectadas para formar um único componente. Assim, quanto à definição de zona termicamente afetada, tal região é uma porção de material adjacente ao metal de solda, que, pela ação do calor proveniente desse metal de solda, (A) fundiu. (B) aqueceu acima de 1394 °C. (C) aqueceu acima de 912 °C. (D) aqueceu acima de 727 °C. (E) aqueceu e sofreu alterações microestruturais.

Resolução:

A zona termicamente afetada é a zona do entorno do cordão de solda que não sofre alterações na sua composição química e permanece no estado sólido. A microestrutura é modificada pelo calor gerado na solda. As temperaturas de alteração da microestrutura variam conforme a composição nominal da liga. Pelas altas temperaturas alcançadas nessa zona, é importante se ter cuidado para evitar defeitos e fragilizações posteriores na junta soldada. As alterações na microestrutura podem ser previstas pelo diagrama de fases da liga e pelas curvas TTT e TRC. Não há uma temperatura específica devido à composição da liga que influencia diretamente nas temperaturas de transformação de fase. Assim, a ALTERNATIVA (E) é a correta, pois afirma que o material foi aque  Alternativa (E) cido e sofreu alterações microestruturais.  


Soldagem

Questão 4

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(Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Inspeção - Petrobras 2012) ons ere que componentes estrutura s oram so a os por processo que envolve fusão, e parte do material de base sofreu ciclo térmico de aquecimento e resfriamento, resultando no aparecimento de uma zona termicamente afetada (ZTA). A respeito da ZTA, considere as afirmativas abaixo. I

- Nos aços-carbono, a susceptibilidade ao trincamento

não é influenciada pela quantidade de carbono do material. II - Nos aços inoxidáveis, não há uma região preferencial para surgimento de corrosão intergranular. III - As transformações de fase ocorridas são em função das temperaturas alcançadas e da velocidade de resfriamento. IV - Nos aços de baixo carbono, adotando-se a direção do fluxo de calor, serão encontradas, em sequência, região de granulação grosseira, granulação fina e parcialmente transformada.

T F A R D Está correto APENAS o que se afirma em (A) I e II (B) I e III (C) II e III (D) II e IV (E) III e IV

Resolução:

No processo de soldagem que envolve a fusão, a região em volta da poça fundida (região sólida) sofre severamente a influência das altas temperaturas atingidas durante o processo. Essa região é chamada de ZTA (zona termicamente afetada) ou ZAC (zona afetada pelo calor). Devido às diferentes taxas de resfriamento, haverá diferentes microestruturas. Essas heterogeneidades provocam gradientes de tensões que podem causar a falha prematura do componente soldado. I. FALSA. A susceptibilidade ao trincamento é diretamente influenciada pelo intervalo de solidificação da liga. Quanto maior o intervalo de solidificação da liga maior será a susceptibilidade à trinca. Para aços com composição eutética, esse fenômeno de trincamento na ZTA quase não é observado.

II. FALSA. A corrosão intergranular, geralmente, acontece em aços inoxidáveis que foram soldados. Ocorre a precipitação de carbonetos de cromo no contorno de grão, fragilizando o aço. A corrosão intergranular é observada a alguns milímetros do cordão de sola.

III. VERDADEIRA. Dois dos principais fatores que interferem nas transformações de fase em metal são a temperatura alcançada e a velocidade de resfria-


Soldagem

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mento. Essas duas variáveis podem ser analisadas no diagrama de fases, no diagrama TTT (tempo - temperatura - transformação) e no diagrama TRC (transformação resfriamento contínuo). IV. VERDADEIRA. Analisando o esquema abaixo, na ZTA para o aço baixo carbono percebe-se a sequência de alterações na microestrutura. Há a região com crescimento de grão (granulação grosseira), região de refino de grão (granulação fina) e região parcialmente afetada.

T F A R D

(WAINER, Emílio, BRANDI, Sérgio Duarte e MELLO, Fábio Décourt Homem de. Soldagem Processos e Metalurgia)

Logo, ALTERNATIVA (E) é a correta, pois indica apenas as afirmativas III e IV como verdadeiras. 







Alternativa (E)


Soldagem

Questão 5

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(Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Inspeção - Petrobras 2012) arco e tr co uma onte e ca or e arga ap caç o em processos de soldagem, por transformar energia elétrica em térmica. Nesse contexto, considere as afirmativas abaixo. I

No processo TIG, o arco elétrico é estabelecido entre o eletrodo, o metal de adição e o metal de base. II - O uso de eletrodos revestidos permite a estabilidade do arco. III - Na soldagem por arco submerso, correntes elétricas excessivas durante a soldagem resultam em maiores distorções na junta soldada.

-

T F A R D Está correto APENAS o que se afirma em (A) I (B) II (C) III (D) I e II (E) II e III

Resolução:

O arco elétrico pode ser definido como “a descarga elétrica mantida através de um gás ionizado, onde ocorre a transferência de carga entre os eletrodos”. A geração de calor no arco é proveniente do choque de cargas elétricas. Cada processo de soldagem tem suas características de eletrodos, proteção do arco, formação do arco etc. Sobre os diversos tipos de arcos podemos afirmar: I. FALSA. O processo de soldagem TIG (Tungsten Inert Gas ) utiliza o arco formado entre um eletrodo não consumível de tungstênio e a peça a ser soldada como fonte de calor. O metal de adição não é obrigatório para uma solda TIG.

II. VERDADEIRA. O revestimento do eletrodo é normalmente composto por fluoretos, carbonatos, celulose e ligas de ferro. Esse revestimento, quando aquecido, funde-se gerando uma escória e gases que protegem o arco elétrico, estabilizando-o. A escória também protege a poça de fusão.

III. VERDADEIRA. Na solda por arco submerso, o arco elétrico é formado por um eletrodo consumível e a peça. Para a proteção do arco, é usado um fluxo granulado que é colocado sobre a peça na região onde é realizada a solda. A corrente elétrica determina a taxa de deposição, profundidade de penetração da solda e quantidade de metal de base fundido. A corrente muito elevada produz um cordão de solda muito alto e estreito e com mordeduras, ou seja,   com maiores distorções. Alternativa (E)






Soldagem

Questão 6

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(Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Inspeção - Petrobras 2012) Trincas a frio induzidas por hidrogênio são de extrema preocupação para os profissionais de soldagem, pois necessitam de um tempo de incubação e, muitas vezes, ocorrem em dimensões inferiores ao limite de detecção do equipamento adotado na inspeção. São fatores que favorecem o aparecimento de trincas a frio em juntas soldadas: (A) umidade no revestimento do eletrodo, alta tenacidade da zona termicamente afetada e tensões de solidificação da junta soldada (B) umidade no revestimento do eletrodo, baixa tenacidade da zona termicamente afetada e tensões residuais trativas (C) limpeza prévia da região soldada, baixa tenacidade da zona termicamente afetada e tensões residuais compressivas (D) limpeza prévia da região soldada, baixa tenacidade da zona termicamente afetada e baixa dureza do metal de base (E) alta tenacidade da zona termicamente afetada, maior aporte térmico na soldagem e tratamentos térmicos de alívio de tensão

T F A R D Resolução:

A fragilização por hidrogênio ocorre quando o hidrogênio penetra na estrutura cristalina da liga. Ela se manifesta por dois mecanismos básicos: fragilização reversível, quando o hidrogênio permanece na forma atômica e irreversível quando o hidrogênio combina com compostos não metálicos da liga. Para a ocorrência da trinca a frio induzida por hidrogênio, é necessário: presença de hidrogênio, microestrutura susceptível, tensão residual de tração e temperaturas baixas. Cada um desses fatores tem sua contribuição, conforme descrito abaixo. •

•

Fontes de hidrogênio: umidade nos revestimentos dos eletrodos e nos fluxos de proteção; contaminação com umidade nos gases de proteção das soldas MIG/MAG ou TIG; contaminação com óleos, sujeiras, graxas nas superfícies dos eletrodos ou metal base; hidrogênio proveniente da fabricação do aço e óxidos hidratados na superfície do metal. Microestrutura: generalizando a susceptibilidade, a trinca por hidrogênio aumenta com o aumento da resistência do aço. A martensita é a microestrutura mais susceptível a trinca a frio devido à alta resistência mecânica. A fragilização por hidrogênio também aumenta com o teor de carbono, pois este aumenta a dureza.


Soldagem

•

•

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Tensões residuais de tração: Espessura de chapa e tipo de junta oferecem resistências diferentes para a formação das tensões na ZTA - zona termicamente afetada. Defeitos, como falta de fusão e falta de penetração, geram também muitas tensões residuais. Temperatura: Quanto maior a diferença de temperatura entre a região soldada (poça de fusão) e a região adjacente à solda (ZTA), maior a susceptibilidade a trinca. Portanto, um preaquecimento da peça seria benéfico, reduzindo essa diferença de temperatura. Um tratamento térmico pós-solda também ajuda eliminando o hidrogênio dissolvido na estrutura do aço.

T F A R D

Com base no exposto acima, é possível analisar as alternativas e definir aquela que mais favorece o aparecimento de trincas a frio. (A) INCORRETA. Com uma zona termicamente afetada de alta tenacidade, a susceptibilidade a trinca a frio é reduzida. (B) CORRETA. Umidade no revestimento do eletrodo é um dos principais fornecimentos de hidrogênio para o aparecimento de trincas a frio. Uma baixa tenacidade da ZTA também contribui para a fragilização. Tensões residuais ajudam para a formação de trinca e as tensões trativas são as mais graves.

(C) INCORRETA. Uma limpeza prévia ajuda a prevenir a formação de trincas a frio, pois elimina possíveis fontes de hidrogênio. As tensões residuais compressivas dificultam a propagação de trincas e reduzem, portanto, a fragilização por trincas a frio. (D) INCORRETA. A limpeza prévia reduz as fontes de hidrogênio. A baixa dureza do metal proporciona uma ZTA com maior tenacidade. (E) INCORRETA. A alta tenacidade reduz o surgimento de trincas. O tratamento de alívio de tensões também contribui para a prevenção das trincas a frio. 



Alternativa (B)  


Soldagem

Questão 7

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(Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Inspeção - Petrobras 2012) rag zaç o por rog n o resu ta a presença e são do hidrogênio para dentro de um aço.

u-

A respeito do processo de fragilização pelo hidrogênio e sua prevenção, considere as afirmativas abaixo. I

- Soldas

com a presença de umidade favorecem a fragilização pelo hidrogênio. II - Processos de eletrodeposição com evolução de hidrogênio podem causar a fragilização de um aço. III - A fragilização de um aço por hidrogênio pode normalmente ser revertida por um tratamento térmico adequado.

T F A R D Está correto o que se afirma em (A) I, apenas. (B) II, apenas. (C) I e III, apenas. (D) II e III, apenas. (E) I, II e III.

Resolução:

A fragilização por hidrogênio é um fenômeno que caracteriza um processo de corrosão. Nesse processo de corrosão, ocorre a penetração do hidrogênio na estrutura cristalina do metal. Normalmente, esse fenômeno é observado em aços que foram soldados. Existem dois mecanismos básicos na qual a fragilização por hidrogênio pode se manifestar: •

fragilização irreversível

•

fragilização reversível.

O processo é dito irreversível quando o hidrogênio se combina com alguma fase não-metálica presente na estrutura do material. Essa combinação gera gases provocando o empolamento por hidrogênio. O processo é reversível quando o hidrogênio não foi combinado e permanece na forma atômica dentro da estrutura do metal. Nesse caso, é suposto que a fragilização é dada pela interação do hidrogênio com a tensão superficial e o movimento das discordâncias no metal. Sobre a fragilização por hidrogênio, podemos afirmar:

I. VERDADEIRA. A umidade, quando presente no processo de solda, é hidrolisada pelo arco elétrico, liberando o hidrogênio atômico. Esse hidrogênio entra na estrutura do metal, fragilizando-o.


Soldagem

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II. VERDADEIRA. Na eletrodeposição, o hidrogênio também pode penetrar na estrutura do metal, caso esteja presente. O metal depositado aprisiona o hidrogênio que, dentro da estrutura, fragiliza-o. III. VERDADEIRA. No processo reversível, quando o hidrogênio não foi combinado, ele pode ser expulso da estrutura quando aquecido à temperatura adequada. Logo, ALTERNATIVA (E), pois apresenta as três afirmativas como verda-

T F A R D deira.









Alternativa (E)

Questão 8

(Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Inspeção - Petrobras 2012) Os processos TIG e MIG/MAG são processos de soldagem ao arco elétrico. Tais processos são adotados em operações industriais que envolvem soldagem de materiais metálicos ferrosos e não ferrosos. No que se refere às suas características, o(s) processo(s)

(A) TIG adota eletrodo virtualmente não consumível. (B) MAG forma uma atmosfera gasosa inerte durante a soldagem. (C) MIG/MAG adotam eletrodo virtualmente não consumível. (D) MIG/MAG sempre transferem metal para a poça de fusão por curto-circuito. (E) TIG e MIG formam uma atmosfera gasosa ativa durante a soldagem.

Resolução:

As soldas TIG e MIG/MAG utilizam arcos elétricos formados entre o eletrodo e a peça a ser soldada. Cada processo tem suas peculiaridades, descritas abaixo: •

TIG (Tungsten Inert Gas ): pode ser referida também pela sigla GTAW (Gas Tugsten Arc Welding ). Nesse processo, o arco é formado entre um eletrodo de tungstênio não consumível e a peça a ser soldada. Apesar de o eletrodo ser dito não consumível, pois ele não serve de metal de adição, ocorre um desgaste e o mesmo precisa ser trocado com frequência. O arco é protegido por um gás inerte, normalmente argônio, ou por uma mistura de gás hélio e argônio. Também é comum o uso de um metal de adição, porém não é


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obrigatório. É muito utilizado para soldagem de aços inoxidáveis e ligas não ferrosas. Pode ser manual ou mecanizada. •

MIG/MAG (Metal Inert Gas / Metal Active Gas ): também pode ser referida pela sigla GMAW (Gas Metal Arc Welding ). Nesse caso, o arco é formado entre um eletrodo consumível e a peça. O eletrodo serve como metal de adição para a solda e é fornecido continuamente. A proteção do arco depende do processo que é usado. Para a solda MIG, gases inertes são utilizados, geralmente argônio (Ar) e hélio (He). Na solda MAG, uma mistura de gases ativos é usada, podendo ser misturada também com um gás inerte. O C O e O são considerados os gases ativos. A utilização dos gases ativos possibilita maior controle do arco, maior penetração da solda, muda a forma do cordão e diminui respingos e mordeduras. O metal do eletrodo pode ser transferido para a peça por três mecanismos básicos: aerosol (spray ), globular e curto circuito.

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2

Assim, sobre os processos TIG e MIG/MAG, temos a seguintes característi-

cas:

(A) CORRETO. O eletrodo de tungstênio é virtualmente não consumível, ou seja, não serve de metal de adição, embora ocorra seu desgaste. (B) INCORRETO. Na solda MAG, é utilizado uma atmosfera ativa com gases de CO e misturas de Ar/O /CO . 2

2

2

(C) INCORRETO. Nas soldas MIG/MAG, o eletrodo é consumido continuamente fornecendo metal para adição durante a solda. (D) INCORRETO. Nos processos MIG/MAG, a transferência de metal de adição para a junta soldada pode acontecer de três maneiras diferentes: spray, globular e curto-circuito. (E) INCORRETO. É utilizada sempre uma atmosfera inerte de argônio e/ou hélio em uma solda TIG ou MIG. 







Alternativa (A)


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Questão 9

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Qual conjunto de fatores concorre, em sua totalidade, para a penetração incompleta na raiz de uma solda de topo? (A) Ângulo de bisel excessivo, aporte térmico excessivo, nariz excessivo, abertura raiz reduzida e bitola eletrodo reduzida. (B) Aporte térmico reduzido, nariz reduzido, corrente de soldagem excessiva, movimento de tecimento largo e solda sobre-cabeça. (C) Velocidade de soldagem reduzida, uso de cobre-junta, chanfro largo, solda na posição plana e movimento de tecimento muito largo. (D) Velocidade de soldagem excessiva, nariz excessivo, ângulo de bisel reduzido, bitola de eletrodo excessiva e voltagem de soldagem reduzida. (E) Falta de cobre-junta, aporte térmico baixo, nariz reduzido, corrente de soldagem excessiva e movimento de tecimento muito estreito.


Para melhor entendimento da questão, é interessante identificar os termos mencionados. Os termos são apresentados abaixo:

Onde: α = ângulo do chanfro; β = ângulo bisel; s = nariz; f = abertura ou fresta. O problema de falha de penetração da raiz da solda acontece em decorrência da falta de fusão e completo preenchimento da raiz da junta. A falta de preenchimento da raiz atua como grande concentrador de tensão. O mecanismo de formação desse defeito está diretamente ligado a problemas de projeto inadequado da junta e a aplicação de parâmetros incorretos no procedimento de soldagem. Dentre eles, podemos citar: •

Manipulação incorreta do eletrodo;


Soldagem

•

Junta mal projetada (ângulos (ângulos de bisel e chanfro incorretos);

•

Diâmetro do eletrodo excessivo;

•

Velocidade de soldagem muito alta;

•

•

•

15

Corrente de soldagem baixa; baixa; Tensão de soldagem baixa; Espessura Espessura da peça muito alta;

T F A R D •

Grande distância distância entre eletrodo e peça.

Portanto, o conjunto de fatores que concorre, em sua totalidade, para a falha de penetração da raiz é: (A) INCORRETO. INCORRETO. Um aporte aporte térmico excessivo excessivo contribui contribui para para uma maior poça de fusão, fusão, ou seja, ajuda a prevenir prevenir o problema problema de penetração da raiz. A bitola reduzida do eletrodo provoca uma maior geração de calor, além de facilitar o direcionamento direcionamento do arco para o nariz da solda. (B) INCORRETA. INCORRETA. A penetração da solda é proporcional proporcional a corrente corrente de soldagem. Quanto maior a corrente, maior a penetração.

(C) INCORRET INCORRETA. A. O chanfro chanfro mais largo facilita facilita o alcance alcance ao nariz nariz da solda e, consequentemente consequentemente,, melhora a penetração penetração da solda. (D) CORRETA. CORRETA. Uma velocidade velocidade excessiva de solda dificulta a fusão total da junta. Um nariz excessivo excessivo também dificulta a sua total fusão, fusão, principalmente em soldas onde se utiliza utiliza a fresta. fresta. O ângulo ângulo de bisel bisel pequeno pequeno reduz o acesso ao nariz da solda. A bitola excessiva excessiva do eletrodo e a baixa tensão da solda reduzem corrente de solda reduzindo a quantidade de material fundido. fundido. (E) INCORRETA. INCORRETA. A corrente de soldagem excessiv excessivaa facilita a fusão, fusão, aumentando a penetração da solda. 







Alternativa (D)


Soldagem

16

Questão 10


ma DESVANTAGEM o pro proces cesso so oa (A) uso não recomendado em soldagem de campo (locais abertos) sem proteção. (B) produção de depósitos com baixo teor de hidrogênio. (C) produção de muitos respingos e arco instável na transferência por spray. (D) remoção difícil de escória. (E) transferência por curto-circuito ser limitada à posição plana.

Resolução:

A solda MIG/MAG é aquela que utiliza um eletrodo continuamente consumido durant durantee a solda. solda. A proteção proteção do arco é feita feita por gases gases inertes, inertes, no caso caso da MIG, e por gases ativos, no caso da MAG. A transferência do metal para a peça pode ser feita por quatro mecanismos: mecanismos:

T F A R D •

•

•

•

Curto-circuito: há o contato da gota fundida na ponta do eletrodo com a poça de fusão; Transferência globular: forma-se uma gota com maior diâmetro que o eletrodo e por ação da gravidade é depositada na peça; Por pulverização: pulverização: é formado um spray spray de metal líquido que direcionado sobre a junta;

Transferência ransferência por arco pulsado: há a combinação combinação da transferência transferência globular globular e pulverizada. Sobre as desvantagens desvantagens do processo MIG/MAG, afirma-se que:

(A) CORRETA. CORRETA. A principal desvantagem desvantagem desse tipo tipo de solda é a influência que o arco sofre das correntes de ar. Em locais abertos, sem proteção, o arco ficaria muito instável pelas correntes de ar. (B) INCORRETA. INCORRETA. A baixa produção de hidrogênio é considerada considerada uma vantagem do processo MIG/MAG. O hidrogênio é responsável pelo aparecimento de trincas a frio, que são muito prejudiciais prejudiciais para aços soldados. soldados.

(C) INCORRETA. INCORRETA. Na transferência por spray, spray, o arco é considerado muito estável. (D) INCORRETA. INCORRETA. Não há a formação formação de escória na solda MIG/MA MIG/MAG. G.

(E) INCORRETA. INCORRETA. A transferência transferência por curto circuito circuito possibilita possibilita a soldagem em posições diferentes da plana. Isso acontece pelo contato que há entre o eletrodo   e a poça. Alternativa (A) 




Soldagem

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Questão 11


A susceptibilidade à formação formação de trincas a frio (ou trincas retardadas) aumenta quando quando se (A) reduz a espessura das peças. (B) reduz a energia da soldagem. (C) reduz o teor de hidrogênio. (D) utiliza pós-aquecimento. (E) utiliza preaquecimento.

Resolução:

As trincas a frio caracterizam um dos mecanismos de fragilização mais drásticos. O hidrogênio na sua forma atômica penetra na estrutura do aço, fragilizandoo. Dentre os principais fatores que afetam a fragilização por hidrogênio, podemos citar a fonte de hidrogênio, a microestrutura do aço, temperatura e tensões residuais.

T F A R D As trincas a frio aumentam quando:

(A) INCORRET INCORRETA. A. Conforme Conforme menciona mencionado do,, um dos fatore fatoress que interf interfere ere diretadiretamente na formação de trincas a frio é a tensão residual do processo de solda. Essa tensão residual é principalmente principalmente causada pelas diferentes taxas de resfriame friamento nto ao longo longo da espess espessur uraa da chapa. chapa. Com uma chapa chapa mais mais fina, fina, o gradiente de temperatura será menor e, consequentemente, há uma menor susceptibilidade susceptibilidade ao trincamento trincamento a frio. (B) CORRETA. CORRETA. Reduzindo a energia de soldagem, soldagem, problemas como falta falta de penetração e falha de fusão podem ocorrer. Isso provoca um maior estado de tensão, tensão, aumentando a susceptibilidade susceptibilidade à formação de trincas a frio induzidas por hidrogênio.

(C) INCORRETA. INCORRETA. O hidrogênio é o responsável responsável pelo surgimento de trincas a frio. Reduzindo a sua presença, a formação formação de trincas a frio também reduz. (D) INCORRETA. INCORRETA. O pós-aquecimento ajuda a eliminar o hidrogênio hidrogênio dissolvido, dissolvido, evitando evitando a formação de trincas. (E) INCORRET INCORRETA. A. O pré aqueciment aquecimentoo ajuda ajuda a minimiza minimizarr o gradie gradiente nte de tempetemperatura ratura entre entre a poça e o metal metal da zona zona termicame termicamente nte afetada afetada.. Isso reduz reduz as mudanças microestruturais e as tensões residuais. 







Alternativa (B)


Soldagem

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Questão 12


Quando um baixo teor de hidrogênio é especifi cado para um processo de soldagem por el etrodo revestido, o revestimento do eletrodo deverá ser (A) celulósico. (B) rutílico. (C) básico. (D) pó de ferro. (E) oxidante.

Resolução:

Os revestimentos consistem em misturas de compostos de minerais ou orgânicos com múltiplas finalidades. De uma maneira geral, os revestimentos atuam:

T F A R D •

estabilizando o arco;

•

formando gases protetores da poça;

•

•

formam escória desoxidante;

adição de componentes e ligas metálicas ao depósito.

Os elementos estabilizadores são aqueles que se dissociam no arco, formando gases de baixo potencial de ionização. Normalmente, os gases gerados são C O, CO e hidrogênio. Há também os elementos formadores de escória que formam uma camada líquida sobre o banho. Componentes metálicos, quando adicionados, podem assumir um caráter ativo, pois alguns têm afinidade pelo oxigênio. No entanto, essa adição tem normalmente a finalidade de aumentar a taxa de deposição, como no caso da adição de pó de ferro. 2

Basicamente, os eletrodos estão divididos em quatro principais grupos: celulósicos, rutílicos, ácidos e básicos. •

Celulósicos: possui mais de 20% de materiais celulósicos. Sob ação do arco se decompõe gerando grandes quantidades de hidrogênio, C O e C O . 2

•

Rutilicos: possui mais de 20% de dióxido de titânio (T iO ). A proteção gasosa do arco contém hidrogênio, CO, CO e nitrogênio. Muitas vezes, é combinado com 15% de celulósico para melhorar a proteção gasosa. 2

2

•

•

Ácidos: são baseados em óxido de ferro, óxido de manganês e em silicatos. Tem escória abundante com caráter ácido. Também podem ser chamados de revestimento oxidante. Básicos: é composto de carbonato de cálcio (CaCO ). Sua característica marcante é o baixíssimo teor de hidrogênio fornecido à solda, menor que qualquer 3


Soldagem

19

outro revestimento. A proteção é dada por CO e CO provenientes da decomposição do carbonato de cálcio. 2

Assim, a alternativa que representa o eletrodo com revestimento mais propício para a menor geração de hidrogênio é a ALTERNATIVA (C), eletrodo com   revestimento básico. Alternativa (C) 

Questão 13



T F A R D (Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Inspeção - Petrobras 2011)

O problema metalúrgico que resulta da utilização de uma excessiva energia de soldagem em aço de médio carbono é o(a) (A) refino da zona fundida. (B) endurecimento da zona fundida. (C) estrutura martensítica na zona termicamente afetada. (D) diminuição da zona termicamente afetada. (E) granulação grosseira.

Resolução:

A energia da soldagem a arco pode ser entendida como a energia necessária para aquecer e fundir a região a ser soldada. Assim, utilizar uma energia excessiva de soldagem significa dizer que se está fundindo uma grande parte de material. Isso proporciona uma região termicamente afetada maior, o que implica em regiões com baixas taxas de resfriamento. Com um diagrama CRC (curva de resfriamento contínuo), é possível prever o que acontece com a microestrutura de um aço dependendo da sua taxa de resfriamento. Abaixo, é apresentado em um CRC o que acontece com as taxas de resfriamento quando se aumenta a energia de soldagem.

LOG TEMPO

(Adaptado de WAINER, Emílio, BRANDI, Sérgio Duarte e MELLO, Fábio Décourt Homem de. Soldagem Processos e Metalurgia)


Soldagem

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Com base no exposto acima, é possível analisar as alternativas e determinar o que acontece quando se utiliza uma excessiva energia de soldagem. (A) INCORRETA. Analisando a CRC, observa-se que, com o aumento da energia de soldagem, temos uma redução da taxa de resfriamento. O refino de grão acontece na presença de altas taxas de resfriamento. (B) INCORRETA. O endurecimento acontece quando se forma os constituintes bainita e martensita, em ordem crescente de dureza. Pelo diagrama CRC apresentado acima, essas fases são formadas por energia de soldagem mais baixa, ou seja, uma taxa de resfriamento alta.

T F A R D

(C) INCORRETA. A formação da martensita acontece para energia de soldagem mais baixa, conforme mencionando na alternativa (B). (D) INCORRETA. Uma energia de soldagem maior significa uma grande quantidade de material fundido e, consequentemente, uma maior zona termicamente afetada. (E) CORRETA. Conforme analisado no diagrama, uma energia de soldagem maior provoca baixas taxas de resfriamentos. Com uma taxa de resfriamento baixa, há maior tempo em temperaturas elevadas, onde a difusão é maior. Assim, ocorre o crescimento de grão. 



Alternativa (E) 




Soldagem

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Questão 14


O teor de carbono foi alterado de 0,2% para 0,6% na composição do aço utilizado em uma peça a ser soldada. Isso pode influenciar na ocorrência de (A) falta de fusão. (B) falta de penetração. (C) fissuração. (D) porosidade. (E) mordedura.

Resolução:

Quando o teor de carbono de um aço aumenta, a temperatura de fusão do aço é reduzida. Esse fenômeno é observado no diagrama ferro carbono demonstrado abaixo.

T F A R D 0

Composição (%a C) 10 15

5

20

25

1600 A

L

1400

2500

γ + L

) C o ( a r u t a r e p m e T

1200

B

o

1147 C

2,14

γ , Austenita

4,30

2000

1000

γ + Fe3C

912

800

α + γ

) F ( a r u t a r e p m e T

o

1500

o

727 C

0,76

600

400

0,022

0 0,2 0,6 (Fe)

α + Fe3C

1

2

3 4 Composição (%p C)

Cementita (Fe3C)

5

6

1000

6,70

Note que a temperatura liquidus (AB ) reduz quando se aumenta o teor de carbono de um aço. O aumento do teor de carbono também propicia um endurecimento do material e, dependendo da taxa de resfriamento, há maior possibilidade da formação de martensita. Assim, o aumento do teor de carbono em um aço que será submetido a uma solda irá influenciar na ocorrência de: (A) INCORRETA. Conforme exposto acima, quando se aumenta o teor de carbono, se reduz a temperatura de fusão do metal e, consequentemente, se


Soldagem

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reduz a falta de fusão. (B) INCORRETA. A falta de penetração é análoga ao problema de falta de fusão. Portanto, reduzindo a temperatura de fusão do aço, também há a menor incidência do problema de falta de penetração. (C) CORRETA. A fissuração é um problema que está diretamente ligada com a fragilidade do aço. Quanto maior a fragilidade do aço, maior a sua susceptibilidade à fissuração. A fragilidade do aço aumenta com o teor de carbono. Assim, quanto maior o teor de carbono, maior a sua susceptibilidade a fissuração.

T F A R D

(D) INCORRETA. A formação de poros em uma solda está diretamente ao aprisionamento de gases ou vapores na poça de fusão. Os gases que causam porosidade são hidrogênio, nitrogênio, e dióxido de carbono. Aumentando o teor de carbono no aço, não se altera a susceptibilidade de formação de porosidades. (E) INCORRETA. A formação de mordedura é basicamente controlada por parâmetros de processo. Dentre eles, podemos citar como causa principal um elevado aporte térmico. 







Alternativa (C)


Soldagem

Questão 15

23


T F A R D

Nas soldas autógenas dos aços pertencentes aos campos I, II, III e IV, identificados no diagrama de Schaeffler acima, podem ocorrer os seguintes problemas metalúrgicos, característicos de cada campo: (A) I - trincas a quente; II - fase sigma; III - crescimento de grão; IV - trincas a frio. (B) I - fase sigma; II - trincas a quente; III - trincas a frio; IV - crescimento de grão. (C) I - fase sigma; II - trincas a frio; III - trincas a quente; IV - crescimento de grão. (D) I - fase sigma; II - crescimento de grão; III - trincas a frio; IV - trincas a quente. (E) I - crescimento de grão; II - trincas a frio; III - trincas a quente; IV - fase sigma.

Resolução:

Uma solda autógena é aquela em que as partes a serem soldadas são de mesma composição. O Diagrama de Schaeffler é usado, normalmente, para se determinar a composição da solda quando se usa metal adição distinto do metal de base. Também é comum o uso do diagrama conhecendo-se as regiões mencionadas na questão, pois permite prever que tipo de fragilização poderá sofrer o aço. I. Nessa região, o problema metalúrgico característico é a formação de trincas a quente. Isso acontece porque a susceptibilidade de trincas a quente é maior em ligas que apresentam maior intervalo de solidificação. Sendo que, para ligas eutéticas, a susceptibilidade é praticamente nula. O maior intervalo de solidificação é alcançado pela grande quantidade de elementos de liga, que é o caso de aços inoxidáveis austeníticos.

II. A fase sigma é uma fase dura e de grande fragilidade. Sua presença é indesejável em aços inoxidáveis. Essa fase é rica em elementos estabilizadores


Soldagem

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de ferrita (cromo, molibdênio e silício). Sua precipitação ocorre na decomposição de ferrita em sigma + ferrita, ou de ferrita em sigma + austenita nos aço inoxidáveis ferrítico-austeníticos. A região (II) é a região que apresenta esses aços. Portanto, com altas quantidades de cromo nessa área, há grandes chances de formação de fase sigma. III. Nessa região, estão compreendidos os aços inoxidáveis ferríticos. Esses aços têm grande tendência ao crescimento de grão na ZTA. Isso acontece porque boa parte da ZTA não apresenta transformações de fases no estado sólido durante a soldagem, permanecem ferríticos.

T F A R D

IV. A martensita é uma das fases mais frágeis que pode se formar em um aço. Um dos fatores que afetam diretamente na susceptibilidade à fragilização por trincas a frio é a presença de fases frágeis. Na região (IV), o aço possui grandes quantidades de martensita, portanto tem grande susceptibilidade à fragilização por trincas a frio.

Logo, ALTERNATIVA (A) é a correta, pois relaciona corretamente as regiões do diagrama com os tipos de problemas mais comuns daquelas regiões. 



Alternativa (A) 



Questão 16

(Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Inspeção - Petrobras 2010) Em relaç o terminologia utilizada nos processos de soldagem, analise as proposições a seguir. I

-

II

-

No preparo do material para receber a solda, realiza-se um corte na peça. Na execução da soldagem pode ser utilizado para conter o metal fundido, e é colocado na parte inferior, do lado oposto da colocação da solda.

Quais termos se associam corretamente às respectivas proposições? I

II

(A) Abertura da raiz

Filete veda-juntas (B) Face da raiz Poça de fusão (C) Penetração da raiz Mata-juntas (D) Chanfro Filete veda-juntas (E)

Chanfro

Mata-juntas


Soldagem

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Resolução:

A terminologia na soldagem é extremamente extensa e, muitas vezes, os termos técnicos que são utilizados em determinada região não são utilizados e outras. Para compreender melhor a questão, é interessante representar esquematicamente os termos mais comuns de uma solda. É apresentada abaixo uma solda com chanfro.

T F A R D

(NERIS, Manoel M. - Soldagem de Metais - Universidade Santa Cecília)

Onde: α = ângulo do chanfro; β = ângulo e bisel; s = nariz; f = abertura ou fresta. Com isso, é possível identificar os termos de cada afirmação.

I- Em grande parte das soldas, é utilizado um corte que facilita o acesso à região a ser soldada e melhora a alocação do metal de adição. Esse corte é chamado de chanfro, podendo apresentar vários formatos. O formato representado na figura acima é chamado de chanfro em V.

II- Quando se usa aberturas grandes ou chapas muito finas, onde são formadas poças muito grandes, é comum o uso de uma parte adicional na parte inferior da junta chamado de mata-junta ou cobre-junta. Esse artifício pode ser observado na figura acima.

Logo, a alternativa que relaciona corretamente a terminologia com a descrição é a ALTERNATIVA (E). 







Alternativa (E)


Soldagem

Questão 17

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(Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Inspeção - Petrobras 2010) Arame Porta fluxo

Controle

Fonte

Trator

T F A R D Peça

A partir do equipamento de soldagem esquematizado na figura acima, identifica-se que o processo realizado é denominado soldagem (A) a arco plasma. (B) a arco submerso. (C) com eletrodo revestido. (D) com gás inerte (MIG). (E) com gás inerte (TIG).

Resolução:

Duas características do aparelho de soldagem esquematizado na figura do enunciado são marcantes para a caracterização do processo. Uma delas é a presença de um porta-fluxo. Isso indica que o arco e a poça estão sendo protegidos por um fluxo e não por um gás. O fluxo é adicionado sobre o arco e sofre fusão. Outra característica é a bobina de arame indicando que o eletrodo é continuamente consumido. Portanto, o arco é formado entre a peça e o eletrodo consumido, sendo protegido pela adição do fluxo. Com essas informações, é possível identificar o processo de soldagem. (A) INCORRETA. Na soldagem a arco plasma, o arco é protegido por um gás que também é utilizado para a formação do plasma. (B) CORRETA. A proteção do arco e da poça feita com um fluxo fundido é uma característica marcante do processo de soldagem com arco submerso. A utilização de um eletrodo continuamente consumível também caracteriza o processo de soldagem a arco submerso.

(C) INCORRETA. Na soldagem por eletrodo revestido, a proteção do arco e da poça é realizada por minerais que revestem o eletrodo. Não há utilização de fluxo e o eletrodo é uma vareta que é consumida durante o processo. A vareta deve ser trocada quando se chega ao fim do revestimento.


Soldagem

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(D) INCORRETA. A solda MIG utiliza um gás para proteção do arco. O eletrodo é consumido muito similarmente ao processo a arco submerso. A diferença marcante entre os dois processos está na forma de proteção do arco. Na MIG, é utilizado um gás inerte. (E) INCORRETA. A solda TIG é realizada formando um arco entre um eletrodo de tungstênio e a peça. A proteção é realizada por um gás. O eletrodo é virtualmente não consumível, pois não é utilizado como metal de adição.

T F A R D 







Alternativa (B)

Questão 18

(Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Inspeção - Petrobras 2010) O arco el trico uma das fontes de calor mais utilizadas na soldagem por fusão. A respeito desse processo, é INCORRETO afirmar que o(a) (A) arco elétrico consiste em uma descarga elétrica sustentada através de um gás ionizado, conhecido como plasma, podendo produzir energia térmica suficiente para fundir, de forma local, as peças a serem unidas. (B) processo com eletrodos revestidos (SWAN) utiliza vareta metálica, denominada alma, recoberta por uma mistura de diferentes materiais, denominada revestimento, que tem diversas funções na soldagem, entre elas, estabilizar o arco e conferir características operacionais, mecânicas e metalúrgicas ao eletrodo e à solda. (C) processo TIG (STAW) produz a união das peças metálicas por aquecimento e fusão, através do arco estabelecido entre o eletrodo de tungstênio, o metal de adição e o metal de base. (D) soldagem a arco com arame tubular (FCAW) é um processo que utiliza um eletrodo tubular, contínuo e consumível, em que a proteção do arco é feita por um fluxo de soldagem contido no eletrodo ou por um fluxo de gás fornecido por fonte externa. (E) soldagem a arco com proteção gasosa (GMAW) é um processo em que a união de peças metálicas é produzida pelo aquecimento destas com um arco elétrico, estabelecido entre um eletrodo metálico nu, consumível, e a peça de trabalho.


Soldagem

28

Resolução:

O conhecimento do fenômeno formador do arco elétrico é muito importante para o melhor controle do processo de soldagem. Isso promove a obtenção de contornos de solda sem defeito, diminui a quantidade de respingos, prevê a penetração do passe, quantifica o calor transferido e controla distorções na solda. Sobre os arcos elétricos, é incorreto afirmar: (A) CORRETA. A definição mais clássica de um arco elétrico é que ele consiste em uma descarga elétrica entre dois eletrodos (no caso de solda, eletrodo e peça) e é sustentado por um gás ionizado. Essa descarga elétrica é responsável pela geração de calor e, consequentemente, fusão do material a ser soldado.

T F A R D

(B) CORRETA. No processo de eletrodo revestido, o arco elétrico é formado entre um eletrodo, que serve de metal de adição, e a peça a ser soldada. Esse eletrodo é composto por uma alma que é recoberta por uma mistura de materiais que confere maior estabilidade ao arco. O eletrodo também pode atuar nas variáveis operacionais, mecânicas ou metalúrgicas da solda.

(C) INCORRETA. No processo TIG (Tungsten Inert Gas ), o arco é produzido entre um eletrodo de tungstênio e a peça. Esse eletrodo não é utilizado como metal de adição, portanto, não é consumido durante a soldagem. Porém, pode ocorrer o seu desgaste e este é comumente chamado de virtualmente consumível. Um metal de adição pode ser usado, mas ele não participa na formação do arco. (D) CORRETA. A soldagem por arame tubular proporcionou uma grande melhora na qualidade do processo de solda. Esse processo tem duas variantes: pode ser protegido por gases (inerte, ativo ou misturas destes) ou autoprotegido. Um fluxo é utilizado no interior do eletrodo, o que permite a operação de solda em lugares sujeitos a intempéries. (E) CORRETA. A soldagem por proteção gasosa GMAW também pode ser chamada de soldas MIG/MAG. O arco é formado entre um eletrodo consumível e a peça. Pode ser protegido por gases inertes, como no caso MIG ou por gases ativos, como no caso MAG. 







Alternativa (C)


Soldagem

Questão 19

29

(Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Inspeção - Petrobras 2010) Fissuraç o por hidrog nio (A) um processo corrosivo em meio sólido que ocorre, principalmente, no concreto armado. (B) um processo corrosivo que promove fissuras pela presença de eletrólito rico em hidrogênio. (C) a formação de trincas em materiais cerâmicos à base de óxido, como por exemplo nos silicatos (SiO4), que perdem os átomos de silício pela ligação do hidrogênio com o oxigênio. (D) a formação de trincas que ocorre, principalmente, em aços temperáveis durante a soldagem. (E) a fratura de materiais frágeis quando submetidos à atmosfera de hidrogênio puro.


A fissura por hidrogênio é um fenômeno que ocorre comumente em aços quando soldados. Elas são causadas pela introdução do hidrogênio na estrutura metálica. O hidrogênio é proveniente de umidade ou contaminações nos eletrodos e fluxos. Durante a solidificação do metal, a solubilidade do hidrogênio decai e ele vai sendo deslocado para regiões com micro trincas ou microcavidades. A alta concentração de hidrogênio nesses pontos induz a triaxialidade de tensão, fragilizando o aço. Isso provoca a formação das chamadas trincas a frio induzidas por hidrogênio. São consideras a frio, pois, normalmente, ocorrem quando o metal já está em temperatura ambiente. Sobre esse fenômeno, é correto afirmar que: (A) INCORRETO. É considerado um processo corrosivo, pois deteriora as propriedades do metal em uso. No entanto, não é uma característica principal em armações de concreto. (B) INCORRETO. Não há a necessidade de um eletrólito para que ocorra o fenômeno de fissura por hidrogênio.

(C) INCORRETO. Não há relação entre a formação de trincas em materiais cerâmicos com a presença de hidrogênio. (D) CORRETO. A formação induzidas por hidrogênio é muito comum em aços que foram soldados devido à presença de hidrogênio nos consumíveis do processo de solda. O mecanismo é agravado quando há a formação de estruturas frágeis, como no caso de aços temperáveis. (E) INCORRETO. Não há a necessidade de uma atmosfera de hidrogênio puro para a formação de fissuras induzidas por hidrogênio. Uma presença de umi-


Soldagem

30

dade nos consumíveis do processo de soldagem já é suficiente para aparecimento do fenômeno. 







Alternativa (D)

Questão 20

(Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Inspeção - Petrobras 2010) Em relaç o s alteraç es encontradas nos metais componentes de uma união por solda, afirma-se que a(o) (A) variação do campo de temperaturas na superfície da peça soldada pode ser, aproximadamente, linear, desde a fonte de calor até a região termicamente afetada, enquanto que na direção transversal, a temperatura permanece inalterada. (B) região afetada pelo calor é consequência da velocidade de resfriamento a que o metal de adição é submetido. (C) zona termicamente afetada é formada em decorrência das temperaturas acima da temperatura homóloga de fusão da liga. (D) zona de fusão aquece o metal de adição, originando a zona afetada pelo calor na região adjacente à junta soldada. (E) metal de base sofre transformações de fase em uma região próxima ao metal fundido, em função da velocidade de resfriamento e das temperaturas alcançadas.


Quando um metal é soldado, ocorrem diversas alterações no metal de base devido à influência das temperaturas alcançadas pela solda e às taxas de resfriamento que experimenta a região em torno da solda. Essa zona é conhecida como Zona Termicamente Afetada - ZTA. As alterações afetam o comportamento mecânico do componente e devem ser muito bem analisadas para se obter uma boa qualidade da solda. Sobre essas alterações, afirma-se que: (A) INCORRETA. Em nenhuma direção da solda a temperatura permanece inalterada. Sempre que há uma solda, todas as direções ao redor da poça de fusão são afetadas pelo calor. (B) INCORRETA. Não é o metal de adição que sofre as alterações que devem ser levadas em consideração.

(C) INCORRETA. As alterações na ZTA não dependem somente da temperatura alcançada no processo de solda, mas também das diferentes taxas de resfriamento em que é submetido o metal e de sua composição química.


Soldagem

31

(D) INCORRETA. O que funde o metal de adição durante a solda é a fonte de calor que está sendo usada. Essa fonte pode ser o arco elétrico nas soldas a arco ou o maçarico na solda oxi-gás. (E) CORRETA. A microestrutura na região em torno da poça de fusão é fortemente alterada, pois o metal é aquecido de forma que haja transformações de fase no estado sólido. Com taxas de resfriamento diferentes, quando se afasta da poça de fusão, o metal sofre diferentes alterações na microestrutura.

T F A R D 







Alternativa (E)

Questão 21

(Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Inspeção - Petrobras 2010) Ao final de uma soldagem, realizou-se um corte transversal de forma que se pudesse ver, em verdadeira grandeza, a largura da solda e observar as regiões da zona de fusão, a zona termicamente afetada e o metal de base. Localizando o ponto médio (O) da largura da zona de fusão, é possível traçar um segmento de reta desde o ponto O até um ponto fora da região da solda (P), com estrutura metálica inalterada. Esse segmento de reta passa por diferentes regiões microestruturais na direção OP, que são, além da zona de fusão, as regiões de (A) crescimento do grão, de refino do grão, intercrítica e termicamente inalterada. (B) crescimento do grão, intercrítica, de superaquecimento, de refino do grão e termicamente inalterada. (C) crescimento do grão, intercrítica, de refino do grão e termicamente inalterada. (D) refino do grão, de crescimento do grão, intercrítica e termicamente inalterada. (E) refino do grão, de crescimento do grão, intercrítica, de superaquecimento e termicamente inalterada.

Resolução:

A região mencionada na questão é conhecida como junta soldada. Consiste em toda a região que sofreu alteração devido ao processo de soldagem. Existe a região que foi fundida pela ação do calor e a região que sofreu alterações microestruturais no estado sólido. Nessa região, o metal sofre distintas alterações quando se afasta da região que foi fundida. O metal não fundido experimenta diferentes taxas de resfriamentos e, portanto, apresenta diferentes microestruturas. Abaixo, estão esquematizadas as alterações que ocorre em aço comum ao carbono.


Soldagem

32

T F A R D

(Adaptado de WAINER, Emílio, BRANDI, Sérgio Duarte e MELLO, Fábio Décourt Homem de. Soldagem Processos e Metalurgia)

Também está representada na figura a linha OP descrita na questão, que parte do ponto médio da junta soldada e vai em direção ao metal base. Nota-se que saindo da zona fundida acontece a zona de ligação e, posteriormente, entra-se na ZTA. Nessa zona, ocorre em sequência: •

a região com crescimento de grão devido à baixa taxa de resfriamento;

•

a região de refino de grão devido à moderada taxa de resfriamento;

•

•

a zona intercrítica, onde ocorrem transformações parciais devido ao aquecimento não tão alto e alta taxa de resfriamento; a zona termicamente inalterada, onde a temperatura alcançada não foi suficiente para provocar qualquer alteração na estrutura do aço. Logo, a alternativa que representa a sequência acima é a ALTERNATIVA

(A). 







Alternativa (A)


Soldagem

Questão 22

33

(Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Inspeção - Petrobras 2010) A soldabilidade dos aços inoxidáveis é função dos elementos do metal e do tipo de aço. A soldagem de aços inox austeníticos exige alguns cuidados. Entre eles está o de evitar a (A) formação de trincas a quente, utilizando aço com teor baixo de enxofre e fósforo. (B) formação de trincas a quente, reduzindo a energia de soldagem até a menor possível. (C) formação de trincas a frio que aparecem imediatamente após o passe da solda, ao esfriar o metal de base. (D) fragilização do material, utilizando metais de adição que gerem um teor de cementita ao redor de 8% no cordão de solda. (E) fragilização a frio do metal, modificando a geometria da junta para acelerar a redução da temperatura durante a soldagem.


É previsto no Diagrama de Scheaffler quais os tipos de defeitos mais comuns nos aços inoxidáveis. Abaixo está representado esse diagrama, informando os tipos de defeitos em cada tipo de aço inoxidável.

As fases mencionadas no diagrama indicam qual tipo de aço inoxidável é formado em relação à composição química. Respectivamente, austenita, ferrita e martensita representam os aços inoxidáveis austeníticos, ferríticos e martensíticos.


Soldagem

34

Os números representam a região onde há maior incidência de determinados tipos de defeitos. Região 1, delineada pela cor vermelha, representa maiores chances de ocorrer formação de trincas a quente. Região 2, delineada pela cor verde, indica maiores chances de ocorrer a precipitação de fases intermetálicas e fase sigma. Região 3, representada pela cor azul, indica inconvenientes como o crescimento de grão. Região 4, demarcada pela cor roxa, determina a região com maior incidência de trincas a frio ou induzidas por hidrogênio.

T F A R D

Com base nisso, é possível determinar quais os cuidados que se deve ter com a soldagem de aços inoxidáveis austeníticos. (A) CORRETA. Conforme observado no diagrama acima, na soldagem de aços inoxidáveis austeníticos é muito comum a formação de trincas a quente. A formação de trincas a quente em aços inoxidáveis austeníticos é, basicamente, guiada pela presença de enxofre e fósforo. Esses dois elementos têm pouca solubilidade na austenita, sendo segregados no líquido remanescente. Esse líquido tem maior dificuldade de solidificação e se acumula no contorno de grão fragilizando o aço. (B) INCORRETA. A redução da energia de soldagem pode ajudar a minimizar a formação das trincas a quente, porém não vai evitá-la. Como dito anteriormente, a formação de trincas a quente depende intrinsecamente da presença de fósforo e enxofre.

(C) INCORRETA. Conforme visto no diagrama de Schaeffler, para aços austeníticos é mais comum a formação de trincas a quente. As trincas a frio, também conhecidas como trincas induzidas por hidrogênio, aparecem geralmente dias depois da solda e são frequentemente observadas nos aços martensíticos. (D) A fragilização que tem que ser evitada é a causada por trincas a quente. Os cuidados que devem ser tomados com o metal de adição é somente com relação à presença de enxofre e fósforo. (E) As trincas que se devem evitar são as trincas a quente. A geometria da junta não evita a formação caso haja uma concentração elevada de fósforo e enxofre. 



Alternativa (A) 




Soldagem

Questão 23

35

(Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Inspeção - Petrobras 2010) A soldabilidade é definida pela AWS (American Welding Society) como a capacidade de um material ser soldado nas condições de fabricação impostas por uma estrutura específica, projetada de forma a se comportar adequadamente em serviço. Aços com baixo carbono apresentam alguns problemas de soldabilidade, tais como a(o) (A) perda de tenacidade na zona termicamente afetada. (B) formação de crateras na estrutura, principalmente na zona termicamente afetada. (C) formação de extensa zona termicamente afetada com a formação de bainita na zona de fusão, quando apresenta baixo aporte térmico. (D) aumento da tenacidade na zona termicamente afetada. (E) aumento da tensão de escoamento com a deformação plástica da zona de fusão de estruturas coquilhada.


Conforme mencionado, a soldabilidade determina a facilidade com que o material é soldado em condições satisfatórias de uso. Sobre os problemas de soldabilidade de aços com baixo teor carbono, podemos dizer que: (A) CORRETA. A principal alteração que ocorre em aços baixo carbono é a perda de tenacidade na ZTA (zona termicamente afetada). A queda de tenacidade está diretamente ligada às alterações microestruturais que ocorrem na ZTA. Na zona mais perto da poça de fusão, ocorre o crescimento de grão favorecendo a formação de martensita. Essa fase diminui consideravelmente a tenacidade do material. (B) INCORRETA. O defeito de cratera ocorre na poça de fusão, onde se teve a fusão de metal. Na zona termicamente afetada, somente ocorrem transformações no estado sólido.

(C) INCORRETA. Com um baixo aporte térmico, a extensão da ZTA será reduzida, pois terá uma menor região aquecida. (D) INCORRETA. Um aumento de tenacidade seria um efeito benéfico, mas o que ocorre é uma queda de tenacidade, conforme observado na alternativa (A). (E) INCORRETA. Não ocorre uma deformação plástica na zona de fusão. 







Alternativa (A)


Soldagem

36

Questão 24


30 28

T A I R T A R R I E F R T A E R I 0 % % F R 5 F E A % 0 R I T 2 R F E I T A % 3 0 F E R R % 4 0

26 AUSTENITA

24 E T N E L A V I U Q E L E U Q Í N

22 20 18 16

A+M

14

I T A E R R F 6 0 %

12

T F A R D 10

8

R I T A F E R % 0 1 0

MARTENSITA

6 4

M+F

2 0

FERRITA

F+M

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

CROMO EQUIVALENTE

O diagrama de Schaeffler indica graficamente a composição da microestrutura de uma liga em função do cálculo dos alores de Níquel e Cromo equivalentes, que podem ser obtidos a partir das equações a seguir. Nieq = Ni + 30.C + 0,5.Mn

Cr eq = Cr + Mo − 1,5.Si + 0,5.Nb

Esta ferramenta é utilizada para aços austeníticos, ferríticos e martensíticos, como por exemplo, para realizar uma solda de aço inox ferrítico de composição 0,03%C, 0,9%Mn, 0,4%Si e 17,3%Cr (ABNT430), utilizando eletrodo de composição 0,06%C, 0,7%Mn, 0,7%Si, 22,1%Cr e 12,5%Ni (AWS E309) com 50% de diluição. A partir do diagrama de Schaeffler acima, conclui-se que o metal da solda resultante terá estrutura (A) austenítica. (B) com composição entre 5 e 20% de ferrita. . (C) com composição entre 30 e 40% de ferrita. . (D) com composição entre 40 e 60% de ferrita. . (E) martensítica.

Resolução:

Para identificar a microestrutura formada na solda, é preciso conhecer a composição química do metal de base, do metal de adição e da diluição utilizada na solda. Tendo essas informações, é utilizado o Diagrama de Schaeffler para determinar a composição da solda. Porém, é necessário utilizar os conceitos de cromo equivalente e níquel equivalente no Diagrama de Schaeffler. Estes devem ser calculados com as expressões dadas na questão. Descoberto o cromo e níquel equivalente para o metal base e metal de adição, o próximo passo é representá-los no diagrama. Então, é traçado uma reta entre o metal de base e o metal de adição. A diluição representa quanto metal de adição foi diluído no metal de base, para isso é considerado 0% no ponto do metal de adição e 100% no ponto do metal de base.


Soldagem

•

37

Cálculo de cromo e níquel equivalente para o metal de base. Composição: Aço inox ferrítico (ABNT430) 0,03% C, 0,9% Mn, 0,4% Si e 17,3%Cr Níquel equivalente: Nieq = N i + 30 × C + 0, 5 × Mn

T F A R D Nieq = 0, 0 + (30 × 0, 03) + (0, 5 × 0, 9) Nieq = 1, 35

Cromo equivalente:

Creq = C r + M o − 1, 5 × Si + 0, 5 × Nb

Creq = 17, 3 + 0, 0 − (1, 5 × 0, 04) + (0, 5 × 0, 0) Creq = 16, 7

•

Cálculo de cromo e níquel equivalente para o metal de adição.

Composição: Eletrodo (AWS E309) 0,06% C, 0,7% Mn, 0,7% Si e 22,1%Cr 12,5% Ni Níquel equivalente:

Nieq = N i + 30 × C + 0, 5 × Mn

Nieq = 12, 5 + (30 × 0, 06) + (0, 5 × 0, 7) Nieq = 14, 65

Cromo equivalente:

Creq = Cr + M o − 1, 5 × Si + 0, 5 × N b

Creq = 22, 1 + 0, 0 − (1, 5 × 0, 7) + (0, 5 × 0, 0) Creq = 21, 05

•

Representando-os no diagrama de Schaeffler, utilizando a diluição de 50%.


Soldagem

38

30 28

T A I R T A R R I E F R T A E R I 0 % % F R 5 F E A % R I T 2 0 R F E I T A % 3 0 F E R R % 4 0

26 AUSTENITA

24 E T N E L A V I U Q E L E U Q Í N

22 20 18 16

A+M

14

A R I T F E R % 6 0

12 10

T F A R D 8

I T A E R R F % 1 0 0

MARTENSITA

6 4

M+F

2 0

FERRITA

F+M

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

CROMO EQUIVALENTE

Note que com 50% de diluição a microestrutura da solda fica localizada entre os campos de 30% e 40% de ferrita. Logo, a alternativa correta é a ALTERNATIVA (C). 







Alternativa (C)


Soldagem

Questão 25

39


Cada ponto do metal de base exposto ao calor com diferente intensidade, em funç o da dist ncia da fonte de calor. variação de temperatura que um ponto sofre é expressa através de uma curva chamada de ciclo térmico de soldagem. Em relação aos efeitos da temperatura na peça, as afirmativas a seguir apresentam características e valores relevantes desta curva. I

- A temperatura de pico, isto é, a temperatura máxima atingida pelo ponto que indica a possibilidade de transformações microestruturais.

II - O tempo de permanência acima da temperatura crítica, que indica transformações microestruturais ou mudança das

propriedades do material no ponto. III - A velocidade de esfriamento, representada pela derivada da curva ou pelo tempo que a temperatura passa de uma temperatura T1 a uma temperatura T2. É(São) correta(s) a(s) afirmativa(s) (A) I, apenas. (B) I e II, apenas.

T F A R D (C) I e III, apenas.

(D) II e III, apenas.

(E) I, II e III.

Resolução:

Conforme mencionado na questão, cada ponto do metal base sofre um ciclo térmico diferente em função da distância da fonte de calor. Para cada ponto, esse ciclo térmico pode ser representado esquematicamente pela curva a seguir.

(MODENESI, Paulo J. MARQUE, Paulo V. SANTOS Dagoberto B. - Introdução à Metalurgia da Soldagem. Universidade de Federal de Minas Gerais - 2012). Os principais fatores que descrevem o ciclo térmico são:

•

Temperatura de pico (Tp) - Essa é a temperatura máxima que sofreu o ponto durante a soldagem, ou seja, indica a possibilidade de ocorrências de transformações microestruturais. É uma função das condições de soldagem, geometria da peça, propriedades térmicas do metal, temperatura inicial e distância da fonte de calor. Abaixo, é representada a variação das temperaturas de pico


Soldagem

40

em função da distância de cada ponto da fonte de calor e da intensidade da energia de solda (H).

T F A R D

(MODENESI, Paulo J. MARQUE, Paulo V. SANTOS Dagoberto B. Introdução à Metalurgia da Soldagem. Universidade de Federal de Minas Gerais - 2012).

•

•

•

Temperatura crítica - é a temperatura mínima para a ocorrência de uma alteração relevante, como uma transformação de fase ou uma mudança de propriedade Tempo de permanência (tc) acima da temperatura critica (Tc). É um parâmetro importante, pois indica o tempo em que o material foi submetido a temperaturas em que pode ocorrer uma transformação.

Velocidade de resfriamento (φ). Também é um parâmetro importante, pois indica a velocidade de resfriamento que cada ponto está sendo submetido. Muitas microestruturas são alcançadas por taxas de resfriamento elevadas. Ela é determinada pela tangente da curva de ciclo térmico, ou seja, a derivada em cada ponto da curva. Também pode ser representa por uma variação de tempo (∆t) entre duas temperaturas determinadas.

Com base no texto acima, é possível determinar quais afirmativas são verdadeiras. I. VERDADEIRA. A temperatura de pico é máxima temperatura que um ponto pode alcançar durante a solda. Ela indica se o ponto irá sofrer alteração microestrutural ou de propriedade.


Soldagem

41

II. VERDADEIRA. O tempo de permanência acima da temperatura crítica demonstra quanto tempo o metal teve para promover as alterações microestruturais ou de propriedades. III. VERDADEIRA. A taxa de resfriamento é a inclinação da curva, ou seja, derivada da função em cada ponto da curva. Porém, também pode ser representada por um ∆t ao mudar de uma temperatura T1 para uma temperatura T2.

T F A R D Logo, a alternativa correta é a ALTERNATIVA (E).









Alternativa (E)


Soldagem

Questão 26

42

(Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Inspeção - Petrobras 2010) Durante paradas de operaç o em instalaç es industriais, adota-se frequentemente a soldagem de manutenção como uma técnica eficiente para prolongar a vida residual de equipamentos. Em aços ligados, a zona termicamente afetada formada durante a operação de soldagem deverá apresentar, como característica principal, (A) região de granulação grosseira. (B) região de granulação fina. (C) baixa ductilidade. (D) baixa dureza. (E) alta resistência ao impacto.


Todo aço, quando soldado, sofre alterações microestruturais em torno do cordão de solda. Isso acontece devido à temperatura alcançada nessa região. Essa região não possui uma microestrutura uniforme, pois as taxas de resfriamento não são as mesmas em toda extensão da zona termicamente afetada (ZTA). As propriedades dos aços, quando soldados, são drasticamente alteradas. Nos aços ligados, a principal característica que deve ser considerada é: (A) INCORRETA. A granulação grosseira é uma característica de aços comum ao carbono. É formada na região adjacente ao metal de solda devido à alta temperatura alcançada e tempo de permanência elevado. Em aço ligado nessa zona, devido à alta temperabilidade provocada pelos elementos de liga, é mais comum a formação de uma estrutura martensítica. (B) INCORRETA. Assim como a granulação grosseira, o refino de grão também é uma característica marcante de aços carbono. Em aço ligado, o refino também pode ocorrer, porém não é uma característica principal.

(C) CORRETA. A baixa ductilidade é marcante em aços ligados, justamente pela microestrutura gerada na zona termicamente afetada. Normalmente, são formados martensita e bainita, que são duas fases duras e que fragilizam o aço. (D) INCORRETA. A dureza aumenta na zona termicamente afetada em aço ligado pela formação de estruturas duras como a mar tensita e bainita. (E) INCORRETA. A alta resistência ao impacto é uma característica de materiais dúcteis. A formação de materiais frágeis na ZTA de aço ligado provoca uma   baixa resistência ao impacto. Alternativa (C)






Soldagem

Questão 27

43

(Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Inspeção - Petrobras 2010) O conhecimento das caracter sticas do material de fundamental importância para a confiabilidade de juntas soldadas em serviço. Uma das característica de juntas soldadas de aços inoxidáveis é o(a) (A) encruamento. (B) corrosão. (C) segregação. (D) fragilização a quente. (E) fragilização a frio.


O aço, quando soldado, sofre uma série de alterações na junta soldada. Essas alterações vão desde a composição no local da poça fundida até alterações microestruturais na zona termicamente afetada. Em aços inoxidáveis, alguns cuidados devem ser tomados durante a solda para que as alterações não afetem o desempenho do material em uso. Uma das características da junta soldada em aços inoxidáveis é: (A) INCORRETA. Não há encruamento na junta, pois não há conformação mecânica durante o processo de solda. (B) CORRETA. A corrosão é freqüente em juntas soldadas de aços inoxidáveis. Esse fenômeno é conhecido como sensitização. Ocorre durante a soldagem uma precipitação de carbonetos de cromo nos contornos de grão, provocando uma corrosão ativa-passiva.

(C) INCORRETA. A segregação é o processo de separação das impurezas do aço durante a solidificação do mesmo. Alguns aços, dependendo da composição química, apresentaram esse fenômeno. Porém, isso não é uma característica comum a todos os aços inoxidáveis. (D) INCORRETA. A fragilização a quente é uma característica apenas de aços inoxidáveis austeníticos, não é comum a todos os aços inoxidáveis. (E) INCORRETA. Assim como a fragilização a quente, a fragilização a frio não é comum a todos os aços inoxidáveis. Ela é comum em aços inoxidáveis martensíticos. 







Alternativa (B)


Soldagem

Questão 28

44


Duas barras de alum nio foram laminadas a frio e soldadas de topo, formando uma junta que apresentava tr s regi es distintas, indicadas esquematicamente na figura abaixo: metal de base (posição 9), zona termicamente afetada (posições 10-11-12) e metal de solda (posições 13-14).

13 12 11

10

T F A R D 9

14

Após a sol dagem, houve a retir ada de amostras dessas três regiões da junta, que sofreram distintamente tratamentos térmicos de recozimento (amostras 1), alívio de tensão (amostras 2) ou permaneceram sem qualquer tratamento (amostras 3). Em sequência, foram determinadas as propriedades mecânicas das amostras e realizadas análises metalográficas, o que permite concluir que (A) as amostras (1), (2) e (3) retiradas do metal de solda apresentaram módulos de elasticidade diferentes. (B) a amostra (1) retirada da zona termicamente afetada apresentou maior resistência mecânica do que as amostras (2) e (3) retiradas da mesma região. (C) em relação ao metal de solda, as amostras (1) e (2) apresentaram grãos deformados, enquanto que a amostra (3) apresentou grãos livres de deformação. (D) em relação ao metal de base, a amostra (1) apresentou maior ductilidade do que as amostras (2) e (3). (E) todas as amostras (2) apresentaram a mesma dureza.

Resolução:

Com base no que foi exposto pela questão, é interessante relacionar as regiões mencionadas com as amostras que foram retiradas da junta soldada. Dessa maneira, segue abaixo a relação: •

•

Amostras 1 e 2: foram retiradas da zona termicamente afetada representadas pelas posições 10, 11 e 12. Conforme dito, as amostras 1 sofreram recozimento, ou seja, tiveram um aquecimento relativamente alto, no qual a taxa de difusão é alta, portanto são representadas pela posição 11. As amostras 2 sofreram apenas alívio, ou seja, não sofreram um aquecimento muito alto para que fosse possível um recozimento, portanto são representadas pela posição 10. Amostra 3: Não sofreu alteração alguma. Sua microestrutura continuou a mesma após a solda. Essas amostras são representadas pela região 9. Conforme citado na questão, a soldagem foi realizada em duas barras de alumínio laminadas a frio, assim a microestrutura sem alteração é compostas por grãos


Soldagem

45

encruados. Com isso, é possível determinar qual alternativa conclui as melhores características de cada amostra. (A) INCORRETA. Apesar de as três amostras apresentarem microestruturas distintas, as três ainda possuem o mesmo módulo elástico. O módulo elástico é uma propriedade determinada pelas ligações químicas entre cada átomo do metal. Como as três regiões de onde foram retiradas as amostras não sofreram alteração na composição química, elas ainda permanecem com o mesmo módulo elástico.

T F A R D

(B) INCORRETA. As amostras 1 sofreram um tratamento de recozimento que atua na recuperação da microestrutura encruada, devolvendo ao aço a capacidade de nova deformação plástica. As amostras 2, com um alívio de tensão, ainda apresentam uma microestrutura encruada. As amostras 3 não sofreram nenhuma alteração. A resistência mecânica de um metal é proporcional ao seu encruamento. Portanto, em ordem crescente de resistência mecânica temos amostras 1, 2 e 3.

(C) INCORRETA. O metal de solda é representado pelas posições 13 e 14. Nessas posições, ocorreu a fusão do metal e uma precipitação de grãos livres de deformação. As amostras 1 sofreram recozimento, o que eliminou a deformação dos grãos. As amostras 2 sofreram alívio de tensão, o que reduz o estado de tensão, porém ainda mantém os grãos deformados. As amostras 3 ainda mantém o estado deformado gerado durante a laminação das barras de alumínio. (D) CORRETA. A ductibilidade pode ser representada pela capacidade do material se deformar plasticamente. Dessa forma, as amostras 1, que sofreram recozimento, apresentam maior ductilidade que as amostras 2 e 3, pois estas ainda apresentam uma estrutura deformada. (E) INCORRETA. Não apresentam a mesma dureza, pois cada ponto da zona termicamente afetada da solda recebe uma quantidade de calor diferente e também sofre resfriamentos distintos. Esses dois fatores são cruciais para determinação da dureza, que é uma função da microestrutura do metal. 



Alternativa (D) 




Soldagem

46

Questão 29

(Engenheiro(a) de Equipamentos Pleno - Inspeção - Petrobras 2006) Na soldagem de linha de dutos s o utilizados processos de soldagem com proteção gasosa. Em relação ao processo MAG, observe as afirmações a seguir. (A) O processo MAG pode utilizar uma mistura de gases em que o CO2 é combinado com o argônio ou o oxigênio. (B) A presença de argônio no gás de proteção diminui a estabilidade do arco elétrico e aumenta a formação de respingos. (C) A adição de oxigênio ao gás de proteção diminui a velocidade de deposição, mas aumenta a quantidade de escória formada. (D) A adição de oxigênio ao gás de proteção piora a aparência do cordão. (E) A adição de argônio ao gás de proteção causa uma diminuição na freqüência de transferência das gotas para a poção de fusão.


No processo de soldagem MAG (Metal Active Gas ), ocorre formação do arco entre um eletrodo consumível e a peça a ser soldada. O eletrodo serve como metal de adição para a solda e é consumido continuamente. A proteção do arco é realizada com gases ativos que ajudam, principalmente, na estabilidade do arco, reduzem a formação de respingos, mudam a forma do cordão de solda e aumentam a penetração, quando comparados com o processo MIG (Metal Inerte Gas ). Sobre o processo de soldagem, é possível afirmar:

(A) CORRETA. O CO e o O são os gases ativos que são utilizados no processo MAG. Podem ser misturados com argônio, onde haverá um controle ainda maior na estabilidade do arco e na formação de respingos. Normalmente, as misturas com gases ativos são utilizadas para a soldagem de aços. 2

2

(B) INCORRETA. A mistura de gases ativos, C O e O , com gases inertes, como o argônio, é realizada justamente para se aumentar a estabilidade do arco e reduzir a formação de respingos. 2

2

(C) INCORRETA, A adição de O permite um aumento da velocidade de soldagem por aumentar a taxa de deposição. Também no processo MAG não há a formação de escória sobre o cordão de solda. 2

(D) INCORRETA. A mistura de gases inertes (argônio) com gases ativos (O e/ou CO ) melhora a aparência do cordão de solda, pois reduz respingos, melhora penetração, reduz distorções e mordeduras. 2

2


Soldagem

47

(E) INCORRETA. A utilização de argônio no gás de proteção favorece a mudança de transferência globular, na qual ocorrem poucas gotas e de grande volume, para transferência por spray, na qual ocorrem muitas gotas com pequeno volume. Portanto, o argônio aumenta a frequência de transferência de gotas. 







Alternativa (A)

Questão 30

T F A R D (Engenheiro(a) de Equipamentos Pleno - Inspeção - Petrobras 2006) A figura a seguir apresenta esquematicamente o Diagrama de Schaeffler, que correlaciona os diferentes tipos de estruturas metalúrgicas passíveis de serem encontradas em aços inoxidáveis, em função de sua composição química, traduzidas em termos dos equivalentes percentuais de níquel e cromo.

O Diagrama de Schaeffler é muito utilizado para a previsão da microestrutura da solda e da possibilidade de ocorrência dos seguintes problemas: a. surgimento de trincas durante a solidificação; b. precipitação de fases intermetálicas; c. fragilização e fissuração por formação de martensita; d. crescimento de grão na zona termicamente afetada.

Assinale a opção que relaciona corretamente os problemas típicos na soldagem de aços inoxidáveis e os pontos indicados no diagrama. (A) 1-a, 2-b, 3-c, 4-d (B) 1-b, 2-c, 3-a, 4-d (C) 1-b, 2-c, 3-d, 4-a (D) 1-c, 2-d, 3-a, 4-b (E) 1-d, 2-a, 3-b, 4-c

Resolução:

O diagrama de Schaeffler é muito útil para previsão da microestrutura que será composta pela junta soldada em função da composição química do metal de adição e metal base. Além desse auxílio, é possível com ele indicar a maior susceptibilidade da junta para alguns defeitos. Seguem abaixo a identificação da


Soldagem

48

microestrutra de cada região mencionada no diagrama, também são listados os principais problemas de cada região e suas causas.

T F A R D

1) Aço inoxidável martensítico: nessa região é mais propícia a formação de martensita. Dessa maneira, essa região é mais propensa à formação de trincas a frio induzida por hidrogênio. A estrutura frágil é um dos requisitos para formação de trincas a frio induzidas por hidrogênio. 2) Aço inoxidável ferrítico: esses aços têm grande tendência ao crescimento de grão na ZTA, pois não apresentam transformações no estado sólido. Assim, quando aquecidos durante uma solda, haverá uma região da ZTA que sofrerá grande crescimento de grão devido às baixas taxas de resfriamento nesses pontos. 3) Aço inoxidável austenítico: nessa região o problema metalúrgico característico é a formação de trincas a quente. Isso acontece porque a susceptibilidade de trincas a quente é maior em ligas que apresentam maior intervalo de solidificação. Sendo que a susceptibilidade é quase nula para ligas eutéticas. 4) Aço inoxidável ferrítico-austenítico: nesse aço há grande possibilidade de ocorrer a precipitação de fases intermetálicas e fase σ . São fases duras que fragilizam o aço. Com isso, a relação entre a região mencionada no diagrama de Schaeffler e a possibilidade da ocorrência de alguns problemas pode ser encontrada. Portanto, a ALTERNATIVA (D) é a correta. 



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Alternativa (D)


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Questão 31

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(Engenheiro(a) de Equipamentos Pleno - Inspeção - Petrobras 2006) Em relaç o ocorr ncia de trincas a frio na zona termicamente afetada, assinale a afirmação INCORRETA. (A) Para evitá-las, devem-se preferir os aços que contêm, em sua composição química, baixos teores de elementos que tendem a promover seu endurecimento. (B) A influência dos elementos de liga na suscetibilidade a trincas a frio da ZTA pode ser estimada por meio de índices de carbono equivalente. (C) Quando o grau de restrição na zona de solda é elevado e as chapas de aço utilizadas são espessas, surgem, no metal depositado, durante a solidificação, trincas a frio devidas ao alívio de tensões caracterizadas por sua propagação em forma de trechos retos ao longo de inclusões não metálicas no aço próximo à ZTA. (D) As trincas de solda são grandemente afetadas pelo hidrogênio proveniente do metal de solda e que se difunde na zona termicamente afetada. (E) O metal depositado no estado fundido absorve uma grande quantidade de hidrogênio, mas, durante o seu resfriamento, ele se difunde ou é parcialmente eliminado, devido à sua baixa solubilidade no aço a baixas temperaturas.


Dos tipos de trincas, as trincas a frio são as mais críticas. Normalmente, aparecem um tempo após o processo de soldagem. Elas são causadas pela introdução do hidrogênio a estrutura metálica. À medida que o metal vai solidificando, a solubilidade do hidrogênio decai e este vai sendo deslocado para regiões com microtrincas ou microcavidades. A alta concentração de hidrogênio nesses pontos provoca a triaxialidade de tensão fragilizando o aço. Dentre os principais fatores que afetam a fragilização por hidrogênio, podemos citar a fonte de hidrogênio, a microestrutura do aço, temperatura e tensões residuais. Sobre a ocorrência de trincas a frio, é incorreto afirmar:

(A) CORRETO. Conforme mencionado acima, a microestrutura é um dos principais fatores que auxiliam na formação de trincas a frio. Quanto mais frágil for o material, mais susceptível ele será a formação de trincas a frio. (B) CORRETO. A presença de elementos de liga no aço auxilia na formação de martensita, que é uma microestrutura frágil. Assim, a suscetibilidade a trincas é proporcional a temperabilidade do aço, que pode ser estimada com o conceito de carbono equivalente.

(C) INCORRETO. As trinca a frio estão relacionadas com o alívio de tensão de forma oposta ao exposto pela alternativa. Um alívio de tensão provocaria uma


Soldagem

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redução na susceptibilidade a trincas a frio. (D) CORRETO. O hidrogênio é um dos principais fatores que causam a formação de trincas a frio. Uma das fontes de hidrogênio é a umidade nos revestimentos de eletrodos ou nos fluxos. Esse hidrogênio é introduzido no metal de solda e durante o resfriamento é segregado para a ZTA. (E) CORRETO. A solubilidade do hidrogênio em função da temperatura pode ser analisada no gráfico apresentado abaixo.

T F A R D

(WAINER, Emílio, BRANDI, Sérgio Duarte e MELLO, Fábio Décourt Homem de. Soldagem Processos e Metalurgia)

Note que no estado líquido a solubilidade é extremamente grande e quando a temperatura é reduzida, a solubilidade de hidrogênio no aço também é. Com a queda de temperatura, o hidrogênio é difundido dentro do aço e é acumulado em microcavidades, onde provocam a concentração de tensões. 

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Alternativa (C)


Soldagem

Questão 32

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(Engenheiro(a) de Equipamentos Pleno - Inspeção - Petrobras 2006) A porosidade no metal depositado pode ocorrer: I - devido à geração de gases como resultado de reações químicas na poça de fusão, sendo a presença de monóxido de carbono (CO) na poça de fusão um exemplo típico de gases gerados por reações químicas; II - devido à segregação causada pela transformação gra dual dos componentes, como a que ocorre desde a vizinhança da linha de fusão até o centro do cordão de solda, bem como dentro e no contorno do grão cristalino dendrítico; III - pela expulsão de gás de solução, à medida que a solda solidifica, como, por exemplo, na soldagem de ligas de alumínio, quando o hidrogênio originado da umidade é absorvido pela poça e, mais tarde, liberado.

T F A R D Está(ão) correta(s) a(s) afirmação(ões): (A) II, apenas. (B) I e II, apenas. (C) I e III, apenas. (D) II e III, apenas. (E) I, II e III.

Resolução:

A porosidade é uma descontinuidade da solda que acontece no aprisionamento de gases ou vapores durante a solidificação da poça de fusão. O aprisionamento é resultado do decréscimo da solubilidade dos gases na poça durante o resfriamento. Reações químicas no metal de solda também podem causar a porosidade. Sobre a porosidade no processo de soldagem, é possível afirmar que: I. VERDADEIRA. Reações químicas que acontecem na poça de fusão entre os gases de proteção, como Ar e CO , geram normalmente monóxido de carbono. O gás é aprisionado na solda e gera a porosidade. 2

II. FALSA. O grão cristalino, uma vez solidificado, não há mais possibilidade de formar a porosidade. À medida que a poça é solidificada, os gases geradores de porosidade são segregados para dentro do líquido, onde a solubilidade de gases é significativamente maior.

III. VERDADEIRA. O hidrogênio é o principal causador de porosidades em soldagem de ligas de alumínio. A solubilidade do hidrogênio no alumínio líquido é maior que no sólido. Quando o metal solidifica, o gás é expulso para a parte ainda fundida. Uma das fontes de hidrogênio é a presença de umidade nos consumíveis ou no metal de base.   Alternativa (C)

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Questão 33

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(Engenheiro(a) de Equipamentos Pleno - Inspeção - Petrobras 2006) A seguir est o listados alguns defeitos comumente encontrados na soldagem manual a arco elétrico com eletrodo revestido. I II III IV V -

Mordeduras Superposição Falta de penetração Inclusão de escória Falta de fusão

Algumas medidas preventivas que podem ser utilizadas como forma de combater cada um destes defeitos são listadas abaixo. P) Reduzir a corrente Q) Aumentar a corrente R) Diminuir o diâmetro da alma do eletrodo S) Aumentar o diâmetro da alma do eletrodo T) Reduzir a velocidade de avanço do eletrodo U) Aumentar a velocidade de avanço do eletrodo

T F A R D A rel açã o cor reta do tipo de def eito com med ida(s ) preventiva(s) possível(eis) é: (A) I – P ; II – Q ; III – Q, R, T ; IV – P, T ; V – P (B) I – P ; II – Q ; III – Q , R, T ; IV – Q , U ; V – Q (C) I – Q ; II – P ; III – P, S, U ; IV – P, T ; V – P (D) I – Q ; II – P ; III – Q, R, T ; IV – Q, U ; V – P (E) I – Q ; II – Q ; III – P, S, U ; IV – Q , U ; V – P

Resolução:

Para determinar qual medida mais indicada para evitar os defeitos mais comuns em soldagem manual com eletrodo revestido, é interessante conhecer a definição de cada defeito e suas possíveis causas. I- Mordedura: é observada sempre no pé do cordão de solda, ou seja, entre o metal de base e o cordão. Ocorre a formação de uma depressão, ou seja, um entalhe que reduz a resistência mecânica da junta. A mordedura é formada, principalmente, por um aporte térmico elevado. Ocorre a fusão excessiva do metal de base, fazendo com que a poça escorra pela junta.

II- Superposição: é conhecida também com sobreposição ou ainda overlap. Acontece quando o metal de adição solidifica-se sobre a borda da junta sem fundir o metal de base. Uma das causas desse defeito é um baixo aporte térmico, não provocando a fusão do metal de base ou uma alta taxa de deposição.

III- Falta de penetração: é vista na raiz da solda, ocorre em função da dificuldade de preenchimento completo da raiz da solda. A raiz incompleta causa


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uma região com grande concentração de tensão que facilita a propagação de trincas. A causa de falta de penetração está relacionada ao projeto da junta e os parâmetros de soldagem. Manipulação incorreta, junta muito pequena comparada com o diâmetro do eletrodo, baixa corrente de fusão ou alta velocidade de avanço podem causar a falta de penetração. IV- Inclusão de escória: ocorre um aprisionamento de uma descontinuidade metálica ou não metálica na zona fundida. Normalmente, são materiais de alto ponto de fusão que não fundiram durante o processo de soldagem. Essa inclusão também age como concentrador de tensão, fragilizando o componente. Frequentemente, esses materiais são oriundos do eletrodo, fluxos formadores de escória em soldas multipasses ou tungstênio no caso de solda TIG. Assim, as principais causas são a manipulação inadequada do eletrodo, remoção incompleta de sujeiras e escória e aporte térmico insuficiente para a fusão da escória. Velocidades de avanço reduzidas também contribuem para a inclusão, pois permitem que a escória formada penetre no metal ainda fundido.

T F A R D

V- Falta de fusão: é causada por uma falha na continuidade metalúrgica entre o metal depositado e o metal base ou entre dois passes de solda. A falta de fusão é resultado de um aquecimento não adequado e a presença de camadas de óxidos, que dificultam a fusão. O aporte térmico baixo, uma limpeza deficiente das bordas da junta e a manipulação incorreta do eletrodo são os causadores da falta de fusão.

Com base no exposto acima, é possível fazer a relação entre o defeito e as medidas de prevenção como forma de combate. P) Reduzir a corrente: ajuda a prevenir o defeito de morderdura (I), pois reduz a fusão excessiva do metal de base. Q) Aumentar a corrente: ajuda na superposição (II), já que aumenta o aporte térmico e consegue a fusão do metal de base; também combate a falta de penetração (III), pois aumenta a poça de fusão com maior aporte térmico; a inclusão de escória (IV) também é prevenida com um maior aporte térmico, pois consegue a fusão efetiva da escória; e reduz a falta de fusão (V). R) Diminuir diâmetro da alma do eletrodo: essa medida combate a falta de penetração (III), porque facilita o alcance da raiz da solda.


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S) Aumentar o diâmetro da alma do eletrodo: não combate nenhum dos problemas mencionados. T) Reduzir a velocidade de avanço do eletrodo: com uma velocidade de avanço do eletrodo menor, há mais tempo de contato com o metal fundido e ele alcança a raiz, reduzindo a falta de penetração (III). U) Aumentar a velocidade de avanço do eletrodo: essa medida é bem vinda para prevenir as inclusões de escória (IV). Tendo uma velocidade extremamente baixa, a escória formada tende a penetrar no metal fundido, aumentado as inclusões.

T F A R D

Logo, a alternativa que relaciona corretamente os defeitos de soldagem com as medidas preventivas é a ALTERNATIVA (B). 

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Alternativa (B)

Questão 34

(Engenheiro(a) de Equipamentos Pleno - Inspeção - Petrobras 2006) m re aç o aos processos e so agem u zan o arame tubular, assinale a afirmativa correta. (A) Os processos sem proteção gasosa utilizam eletrodo não consumível e os que adotam gás de proteção utilizam eletrodo consumível com alimentação automática. (B) No processo sem proteção gasosa, o interior do arame é preenchido com um fundente que contém elementos formadores de escória, estabilizadores de arco e desoxidantes. (C) No processo sem proteção gasosa, a eficiência de soldagem é inferior à obtida com eletrodos revestidos. (D) No processo com proteção gasosa, o gás para a proteção da poça de fusão é conduzido pelo interior do arame tubular até alcançar a ponta do eletrodo. (E) No processo com proteção gasosa, o gás utilizado pode ser inerte, ativo ou mesmo uma mistura destes, sendo a eficiência de soldagem inferior à obtida com eletrodos revestidos.

Resolução:

O processo de solda com arame tubular é uma evolução dos processos MIG/MAG, no qual foi introduzido um arame tubular no lugar de um arame sólido. No interior do arame é posto um fluxo que tem a finalidade de melhorar o arco elétrico e a transferência do metal, proteger o banho com formação de escória e, em alguns casos, adicionar elementos de liga. Nesse processo é possível a utilização dos mesmos equipamentos para as soldas MIG/MAG. As proteções gaso-


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sas também podem ser utilizadas caracterizando o processo por proteção gasosa. Quando a proteção é realizada somente com os elementos presentes no fluxo no interior do arame, o processo é dito autoprotegido. As vantagens alcançadas com o uso de arames tubulares são uma excelente aparência do cordão de solda, boas características de arco, redução na formação de respingos e a possibilidade de solda em todas as posições. Sobre o processo de solda com arame tubular, é possível afirmar:

T F A R D

(A) INCORRETO. Tanto no processo sem proteção gasosa (autoprotegido), quanto no processo com proteção gasosa é utilizado eletrodos que são consumidos continuamente durante a soldagem. (B) CORRETA. No processo sem proteção gasosa (autoprotegido), toda a estabilidade e proteção do arco são realizadas pelo material que é inserido no interior do tubo. Ele funde durante o processo e forma uma escória sobre o cordão, além de auxiliar como desoxidante.

(C) INCORRETA. O processo de solda com arame tubular normalmente é operado de forma automática ou semi-automática. Isso proporciona uma alta eficiência da soldagem, o que não é alcançado no processo com eletrodos revestidos que é um processo manual. (D) INCORRETA. O gás é conduzido por volta do arame tubular. O seu interior é preenchido pelo fluxo. (E) INCORRETA. O gás de proteção pode ser inerte, ativo ou uma mistura destes. Sua eficiência é superior ao processo de eletrodos revestidos por ser semiautomático ou automático, enquanto o eletrodo revestido é manual. 

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Alternativa (B) 

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Questão 35

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(Engenheiro(a) de Equipamentos Pleno - Inspeção - Petrobras 2006) A soldagem de manutenção é uma operação adotada industrialmente para se prolongar a vida útil de equipamentos. Tal tipo de soldagem resulta em economia para o setor produtivo, pois reduz as paradas não programadas e a necessidade de manter estoques de peças de reposição. Nesta perspectiva, quando da soldagem de manutenção em peças, deve-se considerar que a(s): (A) soldabilidade de peça de aço não depende da sua quantidade de carbono. (B) velocidade de soldagem não depende do diâmetro do eletrodo. (C) largura da zona termicamente afetada da peça não depende da velocidade de soldagem. (D) proteção do metal fundido depositado na peça não depende do revestimento do eletrodo. (E) características metalúrgicas do metal de base da peça não dependem do número de passes.


A soldagem de manutenção, conforme mencionado pela questão, é muito utilizada para prolongar a vida útil de equipamentos industriais. Uma redução de custos acontece, já que a soldagem de manutenção reduz paradas não programadas e a necessidade de manter peças de reposição em estoque. Sobre a soldagem de manutenção, considera-se que: (A) INCORRETA. A soldabilidade de um componente de aço depende da sua quantidade de carbono. O percentual de carbono no aço influi diretamente na microestrutura formada e, consequentemente, na temperatura de fusão e desempenho do componente soldado. (B) INCORRETA. A velocidade de deposição também é dependente do diâmetro do eletrodo. Um eletrodo com maior diâmetro diminui a taxa de deposição, já que para fundir esse eletrodo é necessária maior quantidade de energia.

(C) INCORRETA. A largura da zona termicamente afetada é influenciada diretamente pela velocidade de soldagem. Com uma velocidade pequena, há maior região aquecida e, consequentemente, maior zona termicamente afetada. (D) INCORRETA. A proteção do metal fundido, principalmente em soldas com eletrodo revestido, é realizada justamente pelo tipo de revestimento. Há basicamente quatro tipos de revestimento. A sua escolha depende dos cuidados que são necessários para cada tipo de metal.


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(E) CORRETA. As características metalúrgicas do metal de base não são alteradas pela quantidade de passes. O metal de base é considerado aquele onde não há interação da solda, ou seja, além da zona termicamente afetada. 

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Alternativa (E)

Questão 36

(Engenheiro(a) de Equipamentos Pleno - Inspeção - Petrobras 2006)

T F A R D Em relaç o prevenç o de ocorr ncia de defeitos em soldagem, indique a afirmação ERRADA. (A) Na soldagem manual e por arco submerso, quanto maior a basicidade do fluxo, menor será o teor de oxigênio incluído. (B) Nas linhas de dutos, há predominância da soldagem executada apenas pelo lado externo da tubulação e, conseqüentemente, a qualidade do passe de raiz é de vital importância. (C) A presença de oxigênio, sob a forma de inclusões de óxidos, diminui consideravelmente o valor da energia absorvida no Ensaio Charpy. (D) A porcentagem de oxigênio incluída no metal de solda depende do processo de soldagem e dos materiais empregados. (E) Um meio eficaz de melhorar as características de resistência à propagação de trincas dos aços de baixo carbono é diminuir o teor de manganês e elevar o de carbono, considerando que a temperatura de transição diminui com o aumento do valor C/Mn.

Resolução:

Os defeitos de uma solda podem ser interpretados como uma interrupção ou violação estrutural na região soldada. Eles podem ser evidenciados como uma falta de homogeneidade nas propriedades mecânicas, físicas, metalúrgicas e visuais da região soldada. O conhecimento do tipo de defeito e seu mecanismo de formação representam a diferença entre uma solda realizada com sucesso e a indesejada falha do componente. Sobre os defeitos de solda, é incorreto dizer que:

(A) CORRETA. A basicidade de um fluxo na solda por arco submerso e do revestimento na solda manual é representada pela relação entre os óxidos básicos e óxidos ácidos. De um modo geral, fluxos com maior quantidade de óxidos básicos tendem a gerar soldas com menor teor de oxigênio. Esse comportamento pode ser observado pelo gráfico abaixo.


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T F A R D (MODENESI, Paulo J. - Soldabilidade dos Aços Transformáveis. Universidade de Federal de Minas Gerais - 2012).

(B) CORRETA. A predominância da execução de soldagem apenas pelo lado externo acontece pela maior facilidade de acesso a região a ser soldada. Dessa maneira, o passe de raiz, ou seja, o primeiro passe, aquele que estará em contato com o interior da tubulação, deve ser processado com extremo cuidado. Isso previne uma descontinuidade nessa região, que é muito crítica.

(C) CORRETA. A presença de qualquer inclusão na rede cristalina de um metal proporciona uma concentração de tensão. Essa tensão concentrada fragiliza o metal, reduzindo a energia absorvida no ensaio de impacto Charpy. (D) CORRETA. Conforme analisado na alternativa (A), depende do tipo de fluxo utilizado para proteção do metal. Condições de processo, como aporte térmico e velocidade, também podem contribuir para o aprisionamento de oxigênio no metal de solda. (E) INCORRETA. Aumentando o teor de carbono no aço, a formação de microestruturas frágeis na junta soldada é favorecida. A martensita, por exemplo, se forma com maior facilidade em teores de carbono mais elevados. 

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Alternativa (E)


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Questão 37

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(Engenheiro(a) de Equipamentos Pleno - Inspeção - Petrobras 2005) om re aç o aos processos e so agem a arco e trco, assinale a afirmação correta. (A) No processo de soldagem a arco submerso, é utilizado um eletrodo não consumível, que consiste em um arame metálico, coberto com um revestimento fundente, que é consumido através de um arco gerado entre sua extremidade livre e o metal que se deseja soldar. (B) No processo de soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido, é utilizado um eletrodo consumível, que consiste em um arame metálico, coberto com um revestimento fundente, que é consumido através de um arco gerado entre sua extremidade livre e o metal que se deseja soldar. (C) No processo de soldagem MIG, é utilizado um eletrodo não consumível, que consiste em um arame metálico, sendo a zona do arco e a poça de fusão protegidas da contaminação atmosférica pelo gás alimentado pela tocha de solda, e os gases tradicionalmente utilizados para esta finalidade são o hélio e o argônio. (D) No processo de soldagem MAG é utilizado um eletrodo não consumível, que consiste em um arame metálico, sendo a zona do arco e a poça de fusão protegidas da contaminação atmosférica pelo gás alimentado pela tocha de solda, e o gás tradicionalmente utilizado para esta finalidade é o CO2 . (E) No processo de soldagem TIG é utilizado um eletrodo consumível, coberto com um revestimento fundente, que é consumido através de um arco gerado entre sua extremidade livre e o metal que se deseja soldar.


A soldagem a arco envolve a maior parte dos métodos de soldagem utilizados na indústria. A fonte de calor utilizada é proveniente de uma descarga elétrica que acontece em um meio gasoso entre um eletrodo e a peça. Existem diversos tipos de eletrodos e mecanismos de formação de arco. Cada mecanismo caracteriza um processo de soldagem. Sobre os diversos processos a arco elétrico é correto afirmar que: (A) INCORRETA. No processo a arco submerso, o eletrodo é consumido, já que serve de metal de adição para o processo de soldagem. O eletrodo é um arame metálico nu que fica enrolado na forma de bobina. A proteção do arco e da poça fundida é realizada com um fluxo que é depositado continuamente sobre arco. (B) CORRETA. Na solda com eletrodo revestido, o arco é formado entre o eletrodo e a peça a ser soldada. Esse eletrodo é composto por uma alma metálica e


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recoberto com um revestimento fundente. O eletrodo e o revestimento são consumidos durante o processo de soldagem. (C) INCORRETA. No processo de solda MIG (Metal Inert Gas ), o arco é formado entre o um eletrodo metálico nu e peça a ser soldada. O mesmo é consumido continuamente durante o processo de soldagem. A proteção do arco e da poça é realizada por uma mistura gasosa inerte que é alimentada pela tocha. Normalmente, na solda MIG são utilizados o argônio e o gás hélio como gases de proteção.

T F A R D

(D) INCORRETA. Assim como no processo MIG, no processo MAG (Metal Active Gas ) o arco é formado por um eletrodo nu e a peça a ser soldada, O eletrodo também é consumido continuamente durante o processo de soldagem. Neste caso, os gases de proteção são ativos e são fornecidos pela tocha. Na solda MAG, é utilizado dióxido de carbono (CO ) como gás de proteção e, em alguns casos, uma mistura de gases ativos (CO , O ) com gases inertes (Ar, H e). 2

2

2

(E) INCORRETA. Diferentemente das soldas MIG/MAG, o eletrodo é virtualmente não consumível na solda TIG, ou seja, não é utilizado como metal de adição. O arco é formado entre o eletrodo de tungstênio e a peça a ser soldada. O metal de adição pode ser utilizado, porém não faz parte do arco elétrico. A proteção do arco e da poça, nesse caso, é realizada por gás argônio, hélio ou uma mistura dos dois. 

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Alternativa (B)


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Questão 38

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(Engenheiro(a) de Equipamentos Pleno - Inspeção - Petrobras 2005) ss na e a opç o que apresenta corretamente os t pos e defeitos e suas possíveis causas, na soldagem manual a arco elétrico. (A) Mordeduras – corrente excessiva, arco muito longo. Falta de penetração – diâmetro da alma do eletrodo muito grande, corrente insuficiente, velocidade de avanço alta. (B) Falta de fusão – corrente excessiva. Inclusão de escória – corrente excessiva, arco muito curto. (C) Porosidades – corrente insuficiente, sujeira na zona de solda (óleo, graxa, ferrugem, tinta etc). Mordeduras – corrente insuficiente, arco muito curto. (D) Falta de penetração – diâmetro da alma do eletrodo muito pequeno, corrente excessiva, velocidade de avanço baixa. Falta de fusão – corrente insuficiente. (E) Inclusão de escória – corrente insuficiente, arco muito longo. Porosidades – corrente excessiva, ângulo do chanfro inadequado.


Existem diversos defeitos de soldagem que podem surgir durante a operação ou após o processo de soldagem. Os defeitos de soldagem estão intimamente ligados às condições de processo utilizadas e a escolha e operação inadequada de consumíveis. É considerado um defeito de soldagem a alteração na homogeneidade nas propriedades mecânicas, físicas, metalúrgicas e visuais do metal de base ou do metal de solda. Para resolver a questão é interessante, primeiro, esclarecer os defeitos mencionados nas alternativas. •

•

•

Mordedura: é o defeito que acontece no pé do cordão de solda, entre o metal de base e a zona de fusão. É caracterizada por uma depressão que é observada na borda superior da junta ou na raiz da solda. Normalmente, é causada por um elevado aporte térmico, ou seja, elevada corrente e arco elétrico longo.

Falta de penetração: é observada na raiz de solda, onde o arco não teve capacidade de fundir completamente. Isso pode ser ocasionado por um eletrodo com diâmetro grande, no qual há dificuldade de alcançar o fundo da junta pro jetada. Outros fatores que contribuem para a falta de penetração são uma corrente insuficiente e uma velocidade de avanço elevada. Essas práticas reduzem o aporte térmico e, consequentemente, a capacidade de fusão da junta. Falta de fusão: é causada por uma descontinuidade metalúrgica entre o metal depositado e o metal base ou entre dois passes de solda. É ocasionada por


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uma dificuldade de fusão do metal, normalmente é relacionada com uma baixa corrente de soldagem. •

Inclusão de escórias: ocorre um aprisionamento de materiais metálicos ou não metálicos de alto ponto de fusão que não foram fundidos durante a soldagem. Normalmente, esses materiais são provenientes do revestimento do eletrodo. O uso de uma corrente maior pode ajudar a fundir a escória formada em cada passe e reduzir o aparecimento de inclusões. O arco muito curto também ajuda a prevenir, pois aumenta o aporte térmico.

T F A R D •

Porosidades: é a consequência de aprisionamento de gases ou vapores dissolvidos na poça de fusão durante a solidificação do metal. À medida que o metal vai solidificando a solubilidade de gases, decresce drasticamente o que provoca uma segregação dos gases para a parte ainda líquida. Caso a velocidade de solidificação for maior que a velocidade de segregação, ocorre o aprisionamento de gases. Normalmente, este tipo de defeito está relacionado com a composição química do metal de base, do revestimento ou gases de proteção. Contaminações na superfície a ser soldada como graxa, óleo, ferrugem ou tintas também contribuem para a formação de porosidades.

Assim, a alternativa que relaciona o tipo de defeito com suas principais causas é a ALTERNATIVA (A). 

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Alternativa (A)


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Questão 39

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(Engenheiro(a) de Equipamentos Pleno - Inspeção - Petrobras 2005) egun o o cr t r o o mecan smo s co, os processos e soldagem se classificam em soldagem por fusão, por pressão e brasagem. São exemplos de processos por fusão e por pressão, respectivamente, as soldagens: (A) MIG e TIG. (B) por pontos e MAG. (C) por arco submerso e por feixe de elétrons. (D) fraca e oxiacetilênica. (E) por eletroescória e por resistência.


Considerando o critério do mecanismo físico que é envolvido no processo de soldagem, podemos citar os seguintes processos: •

•

•

Soldagem por fusão: é considerado como sendo o processo que envolve a fusão do metal por meio de energia elétrica ou química sem haver a pressão dos componentes a serem soldados. Soldagem por pressão: é considerado como sendo o processo que envolve o coalescimento das partes a serem soldadas por uma pressão que é exercida por dois eletrodos. Brasagem: é o processo no qual ocorre a união das partes por meio da fusão de uma liga metálica. Neste caso, o metal de base não sofre a fusão, somente a liga metálica.

Dessa maneira, é possível identificar os dois processos que são classificados como processo de soldagem por fusão e processo de soldagem por pressão. (A) INCORRETO. MIG e TIG são considerados processos de soldagem por fusão. Nos dois casos, o metal de base é fundido pela ação de um arco elétrico formado entre o eletrodo e a peça a ser fundida. A proteção do arco é realizada por meio de gases inertes. No processo MIG, o próprio eletrodo serve de metal de base. Na solda TIG, o eletrodo não é consumido, mas um metal de adição pode ser usado. (B) INCORRETO. A soldagem por ponto pode ser considera como uma solda por pressão. Dois eletrodos pressionam as partes a serem soldadas e um curto pulso de baixa tensão e alta corrente é gerado. A resistência dos metais de base provoca a geração de calor suficiente para haver a coalescência/união


Soldagem

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dos metais. A solda MAG é caracterizada pela fusão das partes a serem soldadas por meio de um arco elétrico. A proteção do arco, neste caso, é causada por gases ativos. (C) INCORRETO. Tanto a soldagem a arco submerso, quanto a soldagem por feixe de elétrons são consideradas soldagens por fusão, já que fundem o metal sem haver pressão. Na soldagem a arco submerso, o arco elétrico é formado pela peça e um eletrodo nu. A proteção do arco é realizada pela deposição de um fluxo que se funde sobre o arco. Na soldagem por feixe de elétrons, ocorre a fusão localizada da junta. O calor gerado para a fusão é resultado do bombardeamento de elétrons na superfície metálica.

T F A R D

(D) INCORRETO. A solda fraca, também conhecida por solda branda, é um processo que é classificado como brasagem. Neste processo de soldagem, o metal de adição tem temperatura de fusão abaixo do ponto de fusão do metal de base e abaixo de 450 C. Na solda oxiacetilênica, ocorre a fusão do metal por meio de uma chama entre um combustível gasoso e oxigênio. ◦

(E) CORRETO. No processo de soldagem por eletroescória, a fusão do metal de adição e da peça acontece por meio do calor proveniente de uma escória fundente que é mantida em altas temperaturas. No processo de resistência, a união das partes acontece devido a uma corrente que passa pela peça ao mesmo tempo em que é exercida uma pressão. Em certas ocasiões pode acontecer a fusão localizada, porém ainda se considera um processo de soldagem sob pressão. 

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



Alternativa (E)


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Questão 40

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(Engenheiro(a) de Equipamentos Pleno - Inspeção - Petrobras 2005) Na soldagem por fricção, também chamada soldagem por atrito, pode-se afirmar que: (A) cada parte a ser soldada é aquecida separadamente pelo atrito com uma ferramenta especial, para em seguida serem reunidas e soldadas uma à outra pela aplicação de altas pressões e neste momento atingindo a temperatura de fusão. (B) cada parte a ser soldada é aquecida separadamente, pelo atrito com uma ferramenta especial, para em seguida serem reunidas e soldadas uma à outra pela aplicação de altas pressões, sem que seja atingida a temperatura de fusão. (C) as partes a serem soldadas são postas em contato e aquecidas por atrito até que seja atingida a temperatura de fusão, sendo freqüente a existência de altas pressões na região da solda. (D) as partes a serem soldadas são postas em contato e aquecidas por atrito, sem que seja atingida a temperatura de fusão, sendo freqüente a existência de altas pressões na região da solda. (E) as partes a serem soldadas são postas em contato e aquecidas por atrito, juntamente com o metal de adição, até que seja atingida a temperatura de fusão, sendo freqüente a existência de altas pressões na região da solda.


A soldagem por atrito é uma soldagem que acontece no estado sólido, ou seja, não ocorre a fusão dos metais. A união das partes é realizada por um aquecimento gerado mecanicamente. Esse aquecimento é devido à rotação de uma das partes mantida em contato sobre a outra que está fixa. Normalmente, há o uso de elevadas pressões durante o processo para que seja possível a soldagem. No início do processo, a fricção aumenta as áreas de contato, fazendo com que a temperatura aumente. O material torna-se plástico e começa a fluir devido às pressões exercidas. Nesse momento, ocorre a ligação das partes. Como não há a formação de fases líquidas, não ocorrem os inconvenientes dos processos de solidificação. Com base no exposto acima, é possível identificar a alternativa correta. A ALTERNATIVA (D) é a que descreve corretamente o processo de soldagem por atrito. Ela diz que as partes a serem soldadas são postas em contato e aquecidas por atrito sem que haja a fusão das partes envolvidas e que, frequentemente, há o uso de elevadas pressões. As demais alternativas descrevem erroneamente que a soldagem por atrito: promove a fusão das partes envolvidas; as partes são   aquecidas separadamente; utiliza-se metal de adição. Alternativa (D) 




Soldagem

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Questão 41

(Engenheiro(a) de Equipamentos Pleno - Inspeção - Petrobras 2005) a so agem ox acet n ca, ut zan o-se c ama: (A) neutra, o oxigênio e o acetileno são fornecidos em partes iguais através do maçarico e o restante do oxigênio necessário para a combustão é fornecido pelo ar ambiente. (B) neutra, todo o oxigênio utilizado para a combustão é fornecido pelo ar ambiente. (C) redutora, o oxigênio e o acetileno são fornecidos em partes iguais através do maçarico e o restante do oxigênio necessário para a combustão é fornecido pelo ar ambiente. (D) oxidante, todo o oxigênio utilizado para a combustão é fornecido através do maçarico. (E) oxidante, o oxigênio e o acetileno são fornecidos em partes iguais através do maçarico e o restante do oxigênio necessário para a combustão é fornecido pelo ar ambiente.


Na soldagem oxiacetilênica, ocorre a fusão do metal base e do metal de adição por meio de uma chama proveniente da queima de um combustível com um oxidante. O combustível usado é o acetileno (C H ) e o oxidante é o oxigênio (O ). A queima estequiométrica do acetileno com oxigênio é descrita abaixo: 2

2

2

2C 2 H 2 + 5O2

→

4CO2 + H 2 O + calor

Nota-se que, para cada molécula de acetileno, são necessárias 2,5 moléculas de oxigênio para que a combustão seja completa (estequiométrica). Idealmente, deveria ser fornecida à chama, pelos cilindros, uma molécula de acetileno e 2,5 moléculas de oxigênio. No entanto, isso é inviável comercialmente. Na prática, para uma combustão completa, são fornecidas pelos cilindros uma molécula de C H e uma molécula de O , o restante do oxigênio é fornecido pelo próprio ar atmosférico. 2

2

2

Existem, basicamente, três tipos de chamas que são utilizadas no processo de soldagem oxiacetilênica. •

Chama neutra - é aquela com queima completa do combustível e sem excesso de oxidante. Acontece a reação de combustão estequiométrica.

•

Chama redutora - é aquela com um excesso de combustível.

•

Chama oxidante - é aquela com um excesso de oxidante (O ). 2


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