Uma cerâmica avançada é geralmente unida ao metal pelo processo de brasagem, porém o custo das ligas de adição ativas pode ser considerado uma limitação. A brasagem com uma liga de adição isenta de metal ativo para união dos componentes é uma tentativa de transpor esta desvantagem. A difusão de um metal ativo a partir do componente de titânio através do liga de adição fundida para o componente cerâmico produziu uma liga ativa in loco, promovendo a redução do óxido de zircônio e melhorando o molhamento na superfície cerâmica. Titânio não ligado foi unido a zircônia tetragonal (Y-TZP) e zircônia parcialmente estabilizada com magnésia (Mg-PSZ) em forno de alto vácuo (<3x10-5 mbar), usando ligas comerciais Ag-28Cu e Au-18Ni. Testes de detecção de vazamento de gás hélio foram realizados na interface cerâmica/metal à temperatura ambiente; amostras de juntas estanques foram analisadas por técnicas de análise microestrutural e análise por dispersão de raios-X na seção de união das juntas. Juntas estanques foram produzidas com a liga eutética Ag-Cu, formando-se uma camada intermetálica e uma camada escura de reação próxima à superfície cerâmica; a difusão de titânio foi eficiente para promover interações químicas entre os componentes. As juntas brasadas também foram ensaiadas com teste de flexão três-pontos.

Advanced ceramic is usually joined to metal by the well-known direct brazing process, where costly active filler alloys can be considered a limitation. Brazing using active-metal-free filler alloy as insert between the joint components is an attempt to overcome it. The active metal diffusion from the titanium member through the bulk of molten filler to the ceramic was responsible to produce an active filler alloy in loco and promote reduction of the zirconium oxide to improve wetting on the ceramic surface. Unalloyed titanium was joined in a high-vacuum furnace (<3x10-5 mbar) to yttria-tetragonal zirconia polycristals (Y-TZP) and zirconia partially stabilized with magnesia (Mg-PSZ), where commercial fillers Ag-28Cu and Au-18Ni with respective thermal cycles were evaluated. Helium gas leak detection test was performed at the ceramic/metal interface at room temperature; samples from reliable vacuum tight joints were examined by microstructural analysis techniques and energy dispersive X-ray analysis at the joint cross-section. Tight joints were produced with eutectic Ag-Cu filler, revealing an intermetallic layer and a dark reaction layer near the ceramic surface; titanium diffusion was efficient for superficial chemical interactions between individual components. Brazing joints were also tested using three-point flexure testing.

O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de reparo em dutos com pequena espessura (3,0 e 3,2 mm), fabricados em aços de alta resistência (API 5L X70) e em tubo ASTM 106 Grau B de forma a minimizar o risco de perfuração. Para o experimento, foi construída uma bancada de testes com ajuste variável de vazão e pressão do fluido, a saber, vazões de 20 l/min, 40 l/min e 80 l/min e pressões de 2 bar e 5 bar. Foram realizadas soldagens na direção longitudinal sobre tubos contendo água como fluido interno, utilizando-se o processo semiautomático MIG/MAG (GMAW) com posterior avaliação do aspecto da menor penetração do cordão. Desta forma, foram empregadas duas técnicas de soldagem, puxando e empurrando a poça de fusão, assim como os modos de transferência metálica em curto circuito ou em corrente pulsada. No estudo das condições limites para a ocorrência de perfuração foram pesquisados parâmetros de soldagem em função de condições específicas de vazão e de pressão. A temperatura interna da parede da tubulação foi determinada através de uma solução analítica para a transferência de calor na soldagem. Os resultados mostraram que para o processo MIG/MAG com corrente pulsada e com a técnica empurrando a poça de fusão, mantidas todas as outras variáveis de soldagem fixas, há pequena penetração do cordão de solda. Além disso, os níveis de energia de soldagem para a ocorrência da perfuração revelaram-se superiores aos obtidos na literatura para o processo SMAW, indicando o processo como robusto e apropriado para soldagem de reparo em operação.

The aim of this study was the development of repair procedures to minimize the risk of burn-through in the welding of high strength steels (API 5L X70) and ASTM 106 GrB pipes with low residual thickness (3,0 and 3.2 mm). For this purpose, a welding test bench with adjustable water flow and pressure was constructed, that allows the welding of the pipes in longitudinal direction under variable internal fluid pressures (2 and 5 bar) and flow (20, 40 and 80 l/min.).The semi-automatic MIG/MAG (GMAW)welding process was applied, whereby the conditions for minimizing the penetration under the welding techniques pulling or pushing the weld pool were evaluated, as well as the short-circuit or pulsed current metal transfer modes were investigated. The boundary conditions for burn-through were determined associated to specific levels for water flow and pressure. The internal temperature of the pipe wall was determined by an analytical solution for heat transfer in welding. The results showed that for the pulsed current MIG/MAG and pushing the pool technique, maintaining all other welding variables constant, the weld penetration is reduced. Moreover, the welding power levels for the occurrence of burn-through proved to be superior than those reported in the literature for SMAW, indicating MIG/MAG as a robust and suitable process for in-service welding.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a ocorrência de trincas a frio quando da soldagem de dutos em operação. Foram executados dois conjuntos de experimentos: o primeiro denominado de experimento "F", em que foi variada a folga entre a calha e o tubo, e utilizados metal de base e de adição de alto carbono equivalente; o segundo denominado de experimento "R", em que foi imposta alta restrição à junta soldada e, promovido o resfriamento rápido mediante fluxo de água no interior do tubo. Foram feitas as soldagens com os seguintes processos e materiais: processo eletrodo revestido (SMAW), tubo e calha em aço ASTM A 335 P5, metal de adição AWS E 8018-B8 (experimento "F"). Processos MIG/MAG pulsado (GMAW-P) e arame tubular auto-protegido (FCAW-S), tubo e calha em aço API 5L X70, metais de adição AWS ER 80S-G e AWS E 71T-11, respectivamente (experimento "R"). Para detectar as trincas a frio foram realizados exame visual e a inspeção com líquidos penetrantes. Adicionalmente as soldas foram avaliadas por macrografia e medição de dureza. Não foram detectadas trincas, apesar da utilização de metais de base e de adição com alto carbono equivalente e da junta com alta restrição, com o objetivo de aumentar as tensões. Admite-se que não houve fissuração devido ao uso de processos e/consumíveis com baixo teor de hidrogênio.

The aim of this study was to evaluate the occurence of cold cracks associated with in-service welding of pipelines. Two sets of experiments were performed : the first of them was called experiment "F", where the gap between sleeve and pipe was varied and base and weld metal of high carbon equivalent were used, the second set of experiment was denominated "R", when higher restriction was imposed to the welded joint, which was simultaneously more rapid cooled by water flow within the pipe. The welds were made with the following procedures and materials: shielded metal arc welding (SMAW) of tube and pipeline steel ASTM A 335 P5, using AWS E 8018-B8 as weld metal (experiment F). Pulsed MIG / MAG (GMAW-P) and self-shielded cored wire (FCAW-S) welding of tube and pipeline steel API 5L X70, by using respectively AWS ER 80S-G and AWS E 71T-11 filler metals (experiment "R "). To detect cold cracks visual and penetrant liquid inspection were performed. Additionally the welds were evaluated by macrography and microhardness measurements. No cracks were detected, despite the use of basic and filler metals of high carbon equivalent and the higher restraint and therefore more stressed joint. It is assumed that the integrity of the welded joints was due to the use of processes and / consumables with low hydrogen content.

The mechanical metallization is a successful technique at laboratory scale and specially applied to oxide ceramics. Indirect brazing process of zirconia to metals is achieved using active-metal-free filler alloys on previously metallized ceramic. Stabilized zirconia ceramics were mechanically metallized with Ti and wetting conditions evaluated using commercial Ag-Cu and Au-Ni fillers with its respective thermal cycles. Better results were selected for brazing ceramic to metals in a high-vacuum furnace. Reliable vacuum tight ceramic/metal joints were obtained specially using the Ag-28Cu filler for results below 10-8 mbar.ℓ.s-1; samples at the joint cross-section were examined by microstructural analysis techniques and energy dispersive X-ray analysis. Microhardness profiles were made across the joints interface where zirconia undergone a typical darkening effect during brazing. Microstructure at the braze region revealed a dark reaction layer and precipitation zone closely to metallized ceramic surface for zirconia/Ti-6Al4V joints due to chemical interactions between the individual components.