Desenvolvimento de procedimentos para soldagem de trocadores de calor

Abstract

Resumo: A fabricação de trocadores de calor no Brasil é escassa, principalmente de aços inoxidáveis, assim como também sua manutenção. A grande maioria são importados e/ou comercializados por empresas brasileiras. O principal problema em sua fabricação é a soldabilidade de aços inoxidáveis com aços ao carbono, conhecida como soldagem dissimilar. Normalmente os materiais utilizados na fabricação desses trocadores são os aços comercialmente conhecidos como ABNT 1020, aços inoxidáveis ferríticos (430) e austeníticos (304). A soldagem dos aços inoxidáveis gera na região da solda como também na zona termicamente afetada (ZTA), fases que são críticas tais como a fase sigma, alfa linha, ferrita delta entre outras. E quando unidos com aços ao carbono ocorre a precipitação de carbonetos de cromo o que limita significativamente a resistência a corrosão e abaixa a temperatura de operação dos trocadores. Para buscar a melhoria do processo foram realizadas uniões soldadas, através do processo MIG/MAG, de aços inoxidáveis 430 com o 304 e esses mesmos com aços ao carbono. As variáveis de estudo (tensão de referência, velocidade de solda, tecimento do cordão, técnica da tocha, tipo de gás de proteção e o arame de solda) foram combinadas conforme o Método Taguchi (planejamento robusto de experimentos). Esse método proporcionou as melhores combinações de solda com um número mínimo de experimentos, que, foram validados com ensaios de dureza, cálculo da diluição e microscopia. Com as combinações ótimas foi sugerido um procedimento que permitiu uma combinação ótima de parâmetros que minimiza as principais fases deletérias identificadas.

Abstract: The manufacture of heat exchangers in Brazil is scarce, mainly of stainless steels, as well as their maintenance. The vast majority are imported and / or marketed by Brazilian companies. The main problem in its manufacture is the weldability of stainless steels with carbon steels, known as dissimilar welding. Usually the materials used in the manufacture of these exchangers are commercial steels known as ABNT 1020, ferritic (430) and austenitic (304) stainless steels. The welding of stainless steels generates in the weld region as well as in the thermally affected zone (ZTA), phases that are critical such as the sigma phase, alpha line, delta ferrite, among others. And when joined with carbon steels, chromium carbides are forgotten, which limits complementing corrosion resistance and lowers the operating temperature of the exchangers. To seek an improvement in the process carried out, welded joints were used, through the MIG / MAG process, of 430 stainless steel with 304 and the same with carbon steel. The study variables (reference voltage, selling speed, cord weaving, torch technique, type of shielding gas and the selling wire) were combined according to the Taguchi Method (robust design of experiments). This method provided the best weld combinations with a minimum number of experiments, which were validated with hardness tests, dilution calculation and microscopy. With the optimum combinations, a procedure has been suggested that combines an optimal combination of parameters that minimizes the main harmful phases identified.