O documento discute a fragilização de juntas soldadas em ambientes assistidos pelo hidrogênio. Fatores como teor de hidrogênio, microestrutura, tensões e temperatura influenciam a formação de trincas induzidas pelo hidrogênio. A exposição da junta soldada a ambientes ricos em hidrogênio atômico pode reduzir drasticamente suas propriedades mecânicas.

1. Universidade Federal da Paraíba
Centro de Tecnologia
Programa de Pós-Graduação em Engenharia
Mecânica
Mestrado - Doutorado
Fragilização de juntas Soldadas em Ambiente Assistido
pelo Hidrogênio
Mestrando: Roneles de Santana Silva
Prof° Orientador : José Hilton Ferreira da Silva

2.  As trinca induzida pelo
hidrogênio,são descontinuidade
provocada pela presença do
hidrogênio, que ocorrem algum
tempo após a soldagem.
 As trincas a frio, normalmente
aparecem na ZTA , podendo
também ocorrer no metal de solda
de aços de maior resistência
 Há, entre os diversos fatores
agravantes, o efeito do meio sobre
a junta soldada.

3. Teor de hidrogênio
Microestrutura do metal de
solda e ZTA
Nível de tensão Imposta á solda Temperatura

4. Mencionar uma série de fenômenos de degradação dos metais
associados á presença do hidrogênio.
 cinética do hidrogênio na microestrutura.
 mecanismo de degradação envolvido.
 estado tensional da estrutura.
 condicionado pelo ambiente de trabalho e pela liga metálica
envolvida

5. Cinco tipos específicos de danos provocados pelo
hidrogênio de maior relevância:
 Fragilização por Hidrogênio.
 Fragilização por Sulfetos.
 Trincamento Induzido pelo Hidrogênio.
 Trincamento por Precipitação de Hidrogênio Interno.
 Trincamento pela Formação de Hidretos.

6. fragilização por hidrogênio - É o dano provocado pela presença
de hidrogênio atômico no reticulado dos metais e ligas
metálicas sob o efeito de tensões residuais ou aplicadas.
 reduz as propriedades mecânicas, particularmente a
tenacidade à fratura.
 enfraquecer as ligações atômicas, diminuir a capacidade de
deformação do material e causar falhas prematuras, podendo
conduzir o Colapso de uma estrutura.
 diminuição na ductilidade.
 A presença de hidrogênio no aço pode mudar o tipo de fratura
de morfologia tipicamente dúctil para frágil;

7. A fragilização por hidrogênio dos aços pode ser
classificada em três tipos principais:
 Fragilização por reação de hidrogênio - que ocorre por
causa da geração de hidrogênio na superfície devido a
uma reação química.
 Fragilização por hidrogênio ambiental - que ocorre em
ambientes que contém hidrogênio, através da adsorção
de hidrogênio molecular na superfície
 Fragilização por hidrogênio interno (IHE).- é causada
pelo hidrogênio que entra no reticulado durante o
processamento ou fabricação do aço.

8. OBS:
 O termo fragilização por hidrogênio, sugere a existência
de uma transição dúctil-frágil provocada pela interação
de um material com o hidrogênio.

9.  A trinca induzida pela presença do hidrogênio é um dano
ocasionado pelo hidrogênio atômico que se recombina ao
estado gasoso em áreas especificas da microestrutura;
como vazios; interface entre inclusões e a matriz metálica.

10.  Na literatura técnica:
 fissura a frio;
 fissura de retardo;
 fissura sob o cordão;
 fissura na borda da solda;

11. Existe um grande consenso que sua ocorrência seja
influenciada pelos seguintes fatores:
 Teor de hidrogênio;
 Microestrutura do metal de solda e ZTA;
 Nível de tensão Imposta á solda;
 Temperatura.
OBS: Todos estes fatores apresentam a mesma
importância, porém dependendo da situação, um
deles pode ser dominante.

12. Microestrutura;
 Estruturas martensíticas.
 No caso de Aços alta resistência, quanto mais frágil a
microestrutura do MS e da ZTA, maior a
susceptibilidade às trincas a frio.
Ressalta;
A ferrita acicular dificulta a nucleação e propagação de
trincas.

13. A temperatura:
 alteração da taxa de suprimento de
hidrogênio aos pontos de nucleação das
trincas.
 difusão e transporte de hidrogênio por
deslocação.
 suscetibilidade ao hidrogênio é máxima a
temperatura ambiente.
 As trinca ocorre em temperatura entre -100°C
e 200 °C.

14. Concentração de tensões:
 As trincas iniciam-se quando a tensão e
deformação atingem valores críticos de
tolerância
 A falta de fusão ou a falta de penetração são defeitos
que concentram muita tensão nas extremidades.
 O erro na montagem de uma solda em ângulo, com uma
abertura de raiz, causa também uma concentração de
tensão.
.

15.  As principais teorias que tenta explicar o fenômeno de
trincas induzidas pelo hidrogênio são:
 Teoria da pressão; a pressão causada pelo
hidrogênio gasoso em uma cavidade preexistente
no interior do material, onde o gás se acumularia,
assistiria à tensão aplicada, facilitando a iniciação
e a propagação de uma trinca.
 Teoria da absorção de Petch e Stable ; − propõe
que o hidrogênio adsorvido nas superfícies de
trinca de GRIFFTH reduz a energia de superfície.
De modo que as trincas podem crescer através de
pequenas tensões aplicadas.

16.  Teoria de Troiano; agora o ente fragilizante
passou a ser o átomo de hidrogênio e não mais
o gás
 o hidrogênio diminui as forças de coesão entre
átomos, e conseguintemente, a energia para
formar planos de clivagem.
 Teoria de trincas assistidas por hidrogênio;
 Sugere que o hidrogênio na frente da ponta da
trinca assiste o processo de deformação
microscópica da microestrutura.
 podem operar os modos de fratura
intergranular, quase- clivagem ou coalescência
de microvazios.

17. OBS:
 Dentre essas teorias que têm sido propostas
para as trincas induzidas pelo hidrogênio, a
mais aceita é a do “Modelo da Pressão do
Hidrogênio”.

18.  a umidade absorvida no revestimento de
eletrodos (ER) ou no fluxo (AS).
 óleo, graxa e sujeira, compostos orgânicos,
tinta, ferrugem sejam na superfície da peça
de trabalho ou na superfície dos eletrodos.

19.  Durante um procedimento de soldagem, o
hidrogênio tem uma solubilidade que depende da
temperatura e composição química.
 alta temperatura do arco voltaico, o hidrogênio
penetra na poça fundida no estado atômico.

20.  A maior parte do hidrogênio absorvido tende
a se difundir rapidamente através da solda e
do metal de base.
 A solubilidade do hidrogênio no metal de
solda diminui com a queda da temperatura.

22.  modelo para a difusão do hidrogênio do metal de
solda para a ZTA:

23.  hidrogênio difusível − quantidade de hidrogênio que
escapa durante um período determinado de tempo.
 hidrogênio residual − Parte do hidrogênio que
permanece presa no material por longos períodos de
tempo.

24. classificadas de acordo com os diferentes fatores:
 Trincas no MS ou na ZTA;
 macrotrincas ou microtrincas;
 trincas longitudinais ou transversais;
 trincas de raiz , trincas na interface sólido liquido de juntas
com chanfros, trinca de raiz em solda de filete, ou trincas
sob o cordão;
 trincas de restrição ou trincas de distorção;
 trincas retardadas, devido a que ocorrem geralmente em
um período compreendidos entre alguns minutos até
48horas após a soldagem.

25. Trinca no Metal
de solda
Trinca na ZTA
Trinca na ZTA e
na Raiz

26. Quando a morfologia:
 intergranular (IG);
 Clivagem
 quase-clivagem (QC);
 fratura alveolar ou dimples –CMV;

29.  Exposto a um ambiente carregado de hidrogênio atômico a
junta soldada passa por um processo de adsorção, difusão
e absorção capaz de reduzir drasticamente suas
propriedades mecânicas.
BALLESTEROS (2010) ; estudou a susceptibilidade à
corrosão sob tensão (CST), em presença de sulfetos, e
à fragilização por hidrogênio, em soldas
circunferenciais. Foi verificado uma queda significativa
no limite de resistência, alongamento e tempo de
ruptura, quando comparado aos ensaio ao ar.

30.  GITTOS (2008) comparando ensaios ao ar e
em ambiente assistido, a baixa taxa de
deslocamento. Encontrou para este tipo de
junta uma fragilização de 11%
 Franco (2013) estudou os efeitos de
fragilização causados pelo hidrogênio na
junta soldada do aço 2,25Cr-1Mo-0,25V
quando este está submetido a ambientes
ricos.Verificou a redução da ductilidade.

31.  Seleção adequada do material de base ;
O metal de menor temperabilidade é melhor para
prevenir a trinca induzida pelo hidrogênio.
 Quanto à presença do hidrogênio. Eletrodos de baixo
hidrogênio foram desenvolvidos com esse propósito
 Quanto às tensões residuais ; A soldagem com o menor
grau de restrição possível é uma medida útil.
 Quanto à microestrutura susceptível ; o pré
-aquecimento, o aumento da energia de soldagem,
 Quanto à baixa temperatura ; Manter a solda a uma
temperatura suficiente para permitir a difusão do
hidrogênio,

32.  Sua ocorrência esta condicionada a quatro fatores
principais: Teor de hidrogênio; Microestrutura do metal de
solda e ZTA; Nível de tensão Imposta á solda e
Temperatura.
 Não existe uma única teoria que descreva ou unifique o
fenômeno.
 Existe varias medidas preventiva para minimizar a
formação de trincas provocada pelo hidrogênio na junta
soldada.
 Exposto a um ambiente carregado de hidrogênio atômico a
junta soldada passa reduz drasticamente suas
propriedades mecânicas, principalmente a tenacidade à
fratura, na presença do hidrogênio