Tensão residual de soldagem

A tensão residual de soldagem refere-se à tensão interna gerada em estruturas soldadas devido à deformação térmica restrita durante o processo de soldagem. Particularmente, durante a fusão, solidificação e retração por resfriamento do metal de solda, uma tensão térmica significativa é gerada devido às restrições, tornando-a o principal componente da tensão residual. Em contraste, a tensão interna decorrente de alterações na estrutura metalográfica durante o processo de resfriamento é um componente secundário da tensão residual. Quanto maior a rigidez da estrutura e maior o grau de restrição, maior será a tensão residual e, consequentemente, mais significativo será o seu impacto na capacidade de suporte estrutural. Este artigo discute principalmente o impacto da tensão residual de soldagem nas estruturas.

Impacto da tensão residual de soldagem em estruturas ou componentes

A tensão residual de soldagem é a tensão inicial presente na seção transversal de um componente antes mesmo de ele suportar qualquer carga externa. Durante a vida útil do componente, essas tensões residuais combinam-se com as tensões de trabalho causadas por cargas externas, levando à deformação secundária e à redistribuição da tensão residual. Isto não apenas reduz a rigidez e a estabilidade da estrutura, mas também, sob os efeitos combinados da temperatura e do ambiente, afeta significativamente a resistência à fadiga da estrutura, a resistência à fratura frágil, a resistência à fissuração por corrosão sob tensão e à fissuração por fluência em alta temperatura.

Impacto na rigidez estrutural

Quando a tensão combinada de cargas externas e a tensão residual em uma determinada área da estrutura atinge o ponto de escoamento, o material naquela área sofrerá deformação plástica localizada e perderá sua capacidade de suportar cargas adicionais, causando uma redução na seção transversal efetiva. área e, conseqüentemente, a rigidez da estrutura. Por exemplo, em estruturas com soldas longitudinais e transversais (como as soldas de placas de nervura em vigas I), ou aquelas que foram submetidas a endireitamento por chama, tensões de tração residuais significativas podem ser geradas em seções transversais maiores. Embora a faixa de distribuição destas tensões ao longo do comprimento do componente possa não ser extensa, o seu impacto na rigidez ainda pode ser substancial. Particularmente para vigas soldadas submetidas a extensos endireitamentos de chama, pode haver uma notável diminuição na rigidez durante o carregamento e redução do ressalto durante o descarregamento, o que não pode ser negligenciado para estruturas com elevados requisitos de precisão dimensional e estabilidade.

Impacto na resistência à carga estática

Para materiais frágeis, que não podem sofrer deformação plástica, a tensão dentro do componente não pode ser distribuída uniformemente à medida que a força externa aumenta. Os picos de tensão continuarão a aumentar até atingirem o limite de escoamento do material, causando falha localizada e eventualmente levando à fratura de todo o componente. A presença de tensões residuais em materiais frágeis reduz a sua capacidade de suporte de carga, levando a fraturas. Para materiais dúcteis, a existência de tensão residual de tração triaxial em ambientes de baixa temperatura pode dificultar a ocorrência de deformação plástica, reduzindo significativamente a capacidade de carga do componente.

Concluindo, a tensão residual da soldagem tem um impacto significativo no desempenho das estruturas. O projeto razoável e o controle do processo podem reduzir a tensão residual, aumentando assim a confiabilidade e a durabilidade das estruturas soldadas.