Cálculo de alívio de tensões

Para determinar a necessidade do emprego do tratamento térmico de alívio de tensões, utiliza-se como base o código ASME seção VIII, div. 1, ed. 1992, queé o mais largamente empregado. Outras normas utilizadas são AWS, ASME e BS (British Standard).

 Para calcular o alívio de tensões, é necessário conhecer as dimensões do equipamento e adequá-lo às condições de fabricação, dimensões do forno e tipo de material do equipamento; além disso, deve-se levar em consideração também se o equipamento pode ser transportado em um única peça até o local de montagem e se existe possibilidade de manuseio na fábrica, a fim de que se possa optar pelo tratamento térmico de alívio de tensões.

Em seguida, deve-se determinar a espessura nominal do material, que deverá servir de parâmetro para o cálculo do tempo e-da temperatura de patamar, bem como da taxa de aquecimento e da taxa de resfriamento.

Outros parâmetros sáo: temperatura inicial de controle (Ti), temperatura final de controle(Tf), diferenças de temperatura entre termopares no aquecimento ou resfriamento ≠ A,R) e diferenças de temperatura entre termopares no patamar ≠ P).

espessura nominal

A espessura nominal (En) é empregada para determinar a temperatura e o tempo de patamar. Deve ser a maior espessura da solda que não tenha sido previamente tratada; como exemplo citam-se soldas de flanges onde geralmente é necessária uma usinagem prévia e consequente estabilidade dimensional.

Nas soldas de topo com penetração total de mesma espessura, a espessura nominal é a profundidade total da solda excetuando-se os reforços, tanto de face como de raiz.

Nas soldas em chanfro sem penetração total, a espessura nominal é a profundidade do chanfro.

Nas soldas em ângulo, a espessura nominal é a dimensão da garganta; se houver junta chanfrada e em ângulo, deve-se considerar a de maior dimensão.

Na soldagem de pinos, a espessura nominal é o diâmetro do pino.

Quando houver uniões soldadas de espessuras diferentes, a espessura nominal pode ser determinada segundo três critérios.

O primeiro considera a menor espessura de duas chapas adjacentes a uma junta soldada, inclusive em juntas de casco com tampo. O segundo admite a maior espessura das chapas do casco ou fundo unidos por casco intermediário. O terceiro adota a espessura do casco, em uniões de tubo-espelho, tampo plano, tampas, flanges ou construções similares.

Nas soldas ao longo de pescoço de conexões, fundo, casco, anel de reforço ou soldas em ângulo, considerar sempre a de maior espessura. Nos casos de juntas em partes sujeitas a pressão com partes não sujeitas a pressão, a espessura nominal considerada deve ser a das partes não sujeitas a pressão. Em conexões será a espessura da conexão. Em tubo-espelho será a solda do tubo com o espelho.

No caso de reparos, a espessura nominal é a profundidade do reparo.

taxa de aquecimento

As temperaturas registradas durante o aquecimento devem ser controladas efetivamente a partir da temperatura inicial (°C); não deve haver variação maior, entre os termopares, do que a diferença de temperatura de aquecimento e de resfriamento (# A,R), em graus Celsius, no intervalo de uma distância determinada entre dois pontos.

Acima da temperatura inicial de controle (Ti) em graus Celsius, a velocidade de aquecimento não deve ser superior à taxa de aquecimento, em graus Celsius por hora, dividida pela maior espessura do casco ou tampo; no entanto, em nenhum caso a taxa de aquecimento deverá ultrapassar a TA (°C/h).

As taxas de aquecimento mais comuns podem ser vistas no quadro, conforme a norma ASME VIII, div.1, ed. 1992.

temperatura e tempo de patamar

Quando se soldam partes com P número diferentes, sujeitas a pressão, o tratamento de alívio de tensões deverá ser específico e de acordo com o material de maior temperatura de patamar. A espessura nominal (En) será sempre aquela da parte sujeita a pressão. Durante o período de patamar a diferença superior e inferior entre os termopares não deverá ir além de ^ P (°C).

O tempo de permanência do equipamento em determinada temperatura é especificado no quadro, conforme norma ASME VIII, div.1, ed. 1992.

segundo o código ASME, P número ou P number é a classificação, em grupos, de materiais com propriedades mecânicas e metalúrgicas semelhantes

taxa de resfriamento

O resfriamento deve ser feito até a temperatura final de controle Tf (°C) com controle de temperatura e em forno fechado e/ou com isolamento; abaixo dessa temperatura, pode-se resfriar sem a proteção de isolação térmica desde que sem correnteza de ar, com uma diferença máxima de termopares de ≠ A, R (°C).

A velocidade de resfriamento deve seguir a uma razão de TR(°C) dividida pela espessura do casco ou tampo. Os valores mais comuns de taxa de resfriamento podem ser vistos no quadro, conforme a norma ASME VIII, div.1, ed. 1992.

a maior das velocidades de resfriamento em nenhum dos casos deve superar a taxa de TR(ºC/h)

redução da temperatura de patamar

Quando a temperatura especificada para o tratamento de alívio de tensões for maior que a capacidade do forno ou método adotado, permite-se reduzir a temperatura de patamar, com o consequente aumento do tempo de patamar. Os valores de redução de temperatura e de tempo mínimo de permanência podem ser vistos no quadro, conforme a norma ASME VIII, div.1, ed. 1992.

parâmetros de tratamento térmico

Os parâmetros de tratamento térmico de alívio de tensões segundo normas internacionais podem ser vistos no quadro.