Caracterização de duas juntas soldadas, de tubos de caldeira, uma com tratamento térmico e outra sem tratamento térmico

Abstract

O presente trabalho tem como foco a análise e estudo da microestrutura e dureza de duas juntas soldadas, sendo uma submetida a tratamento térmico e a outra não, com o objetivo de aperfeiçoar o processo de fabricação ao eliminar a etapa de normalização ou comprovando sua necessidade. A pesquisa utiliza tubos de aço ASTM A-178, soldados em coletores de aço ASTM A-106 Gr B, os quais são empregados na fabricação de caldeiras, especificamente nas paredes de água. Neste contexto, os tubos são frequentemente soldados a coletores, que atuam como tubos de alimentação das caldeiras. Para evitar a perda de resistência nos tubos do coletor, suas extremidades são afuniladas, reduzindo, assim, a área de soldagem necessária. Entretanto, o processo de afunilamento pode induzir um enrijecimento excessivo do material, potencializando o risco de formação de trincas em serviço, o que representa um desafio significativo para a integridade estrutural dos componentes. Por outro lado, a normalização é um tratamento térmico que visa aprimorar as propriedades mecânicas do material, garantindo resistência e durabilidade no desempenho dessas juntas soldadas. Para investigar os efeitos dos tratamentos térmicos e de afunilamento sobre as propriedades mecânicas e microestruturais das juntas soldadas, serão realizadas análises metalográficas detalhadas, além de ensaios de dureza. Este estudo pretende, portanto, contribuir para a compreensão dos impactos dos diferentes tratamentos no desempenho das juntas, oferecendo subsídios para a melhoria dos processos de fabricação de caldeiras e a segurança das operações industriais. A expectativa é que os resultados obtidos possam orientar futuras pesquisas e a implementação de melhores práticas na indústria de caldeiras.

The present work focuses on the analysis and study of the microstructure and hardness of two welded joints, one subjected to heat treatment and the other not, with the aim of optimizing the manufacturing process by eliminating the normalizing step or proving the need for this treatment. The research utilizes ASTM A-178 steel pipes, welded to ASTM A-106 Gr B steel collectors, which are used in boiler manufacturing, specifically in water walls. In this context, the pipes are often welded to collectors, which act as feed pipes for the boilers. To avoid the loss of strength in the collector pipes, their ends are tapered, thus reducing the necessary welding area. However, the tapering process can induce excessive hardening of the material, increasing the risk of crack formation during service, which poses a significant challenge to the structural integrity of the components. On the other hand, normalizing is a heat treatment aimed at enhancing the mechanical properties of the material, ensuring strength and durability in the performance of these welded joints. To investigate the effects of heat treatments and tapering on the mechanical and microstructural properties of the welded joints, detailed metallographic analyses and hardness tests will be conducted. This study, therefore, aims to contribute to the understanding of the impacts of different treatments on the performance of the joints, providing insights for the improvement of boiler manufacturing processes and the safety of industrial operations. The expectation is that the results obtained may guide future research and the implementation of best practices in the boiler industry.