Determinação das curvas de fadiga em uniões soldadas do aço inoxidável suplex S31803.
Autor: William Ramires Almeida (Currículo Lattes)
Resumo
Devido à constante evolução ocorrida nas últimas décadas, atualmente estão disponíveis no mercado ligas de aços inoxidáveis que conciliam características de elevada resistência à corrosão com boa soldabilidade e resistência mecânica. Consequentemente, tem havido aumento expressivo no emprego de tais ligas como material de base de sistemas ou componentes estruturais. De forma geral, o ponto crítico de estruturas construídas em aço são suas uniões, soldadas ou parafusadas, as quais acabam por sofrer carregamentos variáveis em operação, decorrentes dos deslocamentos de pessoas ou veículos, da presença sazonal de neve e, por fim, associados a efeitos aerodinâmicos - ventos e furacões - ou hidrodinâmicos - ondas e marés. Em decorrência disso, o mecanismo de falha mais comum, para o qual a estrutura deve ser dimensionada, é a fadiga nas uniões. Cada tipo de união - parafusada, soldada ou por adesivos - apresenta características intrínsecas, porém, no caso de juntas soldadas, o procedimento de projeto deve ser particularmente criterioso. Nesse caso, o comportamento em fadiga é influenciado pela presença de tensões residuais e de defeitos ou descontinuidades, oriundos do próprio processo de soldagem, bem como pelo efeito geométrico de concentração de tensões associado à forma irregular dos cordões. Nesse contexto, o presente trabalho visa obter as curvas de fadiga de uma união soldada de topo com carregamento transversal ao cordão, fabricada em aço inoxidável duplex S31803, para três condições distintas: a) corpos de prova soldados, b) corpos de prova soldados com os reforços dos cordões de solda removidos e c) corpos de prova sem solda. Após obtidas as curvas, as mesmas foram comparadas com as normas Eurocode 3 - seção 1.9 (1991) e AWS D1.1 (2010) e com as recomendações de soldagem do IIW (HOBBACHER, 2008). Para tal, tiras de 4,2 mm do aço inoxidável duplex S31803 foram unidas em passe único por processo GMAW, no sentido transversal ao sentido de laminação. Posteriormente, as placas soldadas foram usinadas para conferir a forma final dos corpos de prova, seguindo as normas que guiam a fabricação de corpos de prova para ensaios de fadiga. Após a usinagem para definição do formato, os corpos de prova foram separados de forma aleatória, e um grupo foi novamente usinado para efetuar a remoção do reforço. Para evidenciar a qualidade da união, foram realizados ensaios de resistência mecânica e metalográficos. Evidenciada a qualidade da união, os corpos de prova foram submetidos a ensaios de fadiga com carga repetida em máquina servohidráulica, para determinação dos diagramas S-N. Para as três condições, os resultados encontrados foram superiores aos valores fornecidos pelas normas e recomendações. Os corpos de prova que tiveram o reforço removido apresentaram elevado incremento da vida útil, aproximando-se do comportamento em fadiga do material em bruto. Conclui-se que, no caso de uniões de topo, a retirada dos reforços de face e de raiz proporciona grande incremento na vida útil. Por fim, o estudo mostrou indícios que, devido às suas características distintas, os aços inoxidáveis apresentam comportamento em fadiga superior aos demais aços estruturais ferríticos ou bainíticos e, portanto, deveriam apresentar dados próprios nas normas que abordam o dimensionamento de uniões soldadas.