Resumo
O processo de soldagem de pinos (Stud Welding - SW) foi desenvolvido e empregado pela Marinha dos EUA durante a Segunda Guerra Mundial, na fixação e instalação de decks de madeira em navios e submarinos. Sem o SW, este serviço demandava muitas horas de mão-de-obra, incluindo atividades como perfuração, para a instalação dos parafusos passantes, além da instalação de andaimes para a acomodação das porcas nos parafusos roscados. Ainda, muitas vezes, as porcas eram soldadas para que não se soltassem devido à vibração. Nos tempos hodiernos, a tecnologia SW é amplamente utilizada em diversas aplicações da indústria na busca incessante pelo melhoramento da produtividade na fixação de elementos mecânicos por soldagem, como na soldagem de componentes nos setores de construção naval, construção civil e automotivo. No contexto de aplicações do setor offshore, foram identificadas demandas como restrição no verso da chapa ou estrutura metálica, seja por dificuldade de acesso, seja por limitação de aporte térmico devido ao acabamento do seu verso, como pinturas ou isolamentos térmicos e acústico, ou até mesmo, hidrocarbonetos armazenados em tanques, que possuem característica altamente volátil e inflamável. Tais demandas podem ser supridas e satisfeitas com o processo SW, que possui diferentes variações em função da tecnologia empregada na geração do arco elétrico: descarga capacitiva e arco retraído. Neste contexto, o objetivo do presente estudo é avaliar de forma preliminar a viabilidade e exequibilidade de soldagem de pinos roscados de 8 mm de diâmetro em chapas maiores que 10 mm de espessura utilizando o processo SW por descarga capacitiva, soldados na posição plana. O estudo verificou a temperatura máxima e a evolução do comportamento térmico no verso de chapas, por meio da aquisição por sensores termopares, obtidas por um sistema portátil de aquisição de temperaturas. Os resultados sugerem que o uso do processo SW por descarga capacitiva, que apresentou temperatura inferior devido ao menor tempo de exposição ao calor do arco elétrico, se comparado com o processo SW por arco retraído, minimizam sobremaneira os potenciais riscos para os componentes e materiais que permanecem no verso da chapas e estruturas.
Palavras-chave: Soldagem Offshore, Descarga Capacitiva, Soldagem de Pinos.
Abstract
The Stud Welding (SW) process was developed and employed by the US Navy during World War II for fastening and installing wooden decks on ships and submarines. Without SW, this service required many man-hours, including activities such as drilling to install through bolts, and scaffolding to accommodate the nuts on the threaded bolts. In addition, the nuts were often welded to keep them from coming loose due to vibration. Nowadays, SW technology is widely used in various industry applications in the never ending search for productivity improvement in the welding of mechanical fasteners, such as welding components in the shipbuilding, construction, and automotive industries. In the context of offshore applications, demands have been identified as restrictions on the back of the plate or metallic structure, either because of difficult access, or because of thermal contribution limitation due to the finishing of its back, such as painting or thermal and acoustic insulation, or even hydrocarbons stored in tanks, which have a highly volatile and flammable characteristic. Such demands can be met and satisfied with the SW process, which has different variations depending on the technology employed in the generation of the electric arc: capacitor discharge and drawn arc. In this context, the objective of this study is to preliminarily evaluate the viability and feasibility of welding threaded studs of 8 mm diameter in plates larger than 10 mm thick using the SW process by capacitive discharge, welded in the flat position. The study verified the maximum temperature and the evolution of the thermal behavior on the backside of plates by means of thermocouple sensor acquisition, obtained by a portable temperature acquisition system. The results suggest that the use of the capacitor discharge SW process, which presented lower temperature due to less exposure time to the arc heat, compared to the drawn arc SW process, greatly minimize the potential risks to components and materials that remain on the back of the plates and structures.
Keywords: Offshore Welding, Capacitor Discharge, Stud Welding.
Reference
MARCHIONE, T. S. L.; ROSA, A. F.; SILVA, R. H. G. et al. Análise da viabilidade e exequibilidade da soldagem de pinos (stud welding) por descarga capacitiva em aplicações do setor naval. 11º Congresso Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimento em Petróleo e Gás- ABPG, Natal/RN 2022