AULA CURVAMENTO 08 10 2022 FINAL

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Engenharia de Construção e Montagem de Tubulações Industriais
Profº: MSc. Gerson Alves Inácio
08/10/2022
TÓPICOS DO CURSO:
 08/10 – MÓDULO 01- CURVAMENTO E TRATAMENTO TÉRMICO
 05/11 – MÓDULO 02- UNIÕES FLANGEADAS
 12/11 - MÓDULO 03- MONTAGEM, TESTES E COMISSIONAMENTO
 19/11- MÓDULO 04- GERENCIAMENTO DE CANTEIROS
Projeto de Tubulações para Equipamentos On e Off Shore
Profº: MSc. Gerson Alves Inácio
MÓDULO 01
1ª PARTE: CURVAMENTO
08/10/2022
Engenharia de Construção e Montagem de Tubulações Industriais
Prof. MSc. Gerson Alves Inácio
Engenheiro Mecânico;
Mestrado em Engenharia Metalúrgica - UFF;
MBA – FGV – Gerenciamento de Projetos - FGV
Pós-Graduado em Engenharia Mecatrônica - UERJ 
Pós Graduação em Docência Superior -FSJT
Especialista em Engenharia pela Companhia Siderúrgica Nacional atuando com desenvolvimentos de melhorias e coordenação de projetos, manutenção industrial e processos produtivos - 22 anos;
Engenheiro de Projeto na Indústria. Nuclear INB– implantação das Fábricas de Pó e Pastilhas e Enriquecimento De Urânio-3 anos
Engenheiro de Projeto e Coordenador – Techinip/ UTC- 2 anos
Engenheiro Mecânico e Tubulações na Companhia Brasileira de Projetos Industriais – 11 anos;
Professor/ Coordenador pelo Instituto de Cultura Técnica e Faculdade Sul Fluminense – 27 anos;
Professor de Graduação na UGB – Engenharia Mecânica e Engenharia de Produção – 2 anos.
Professor de Pós-Graduação na UGB- Engenharia de Segur. do Trabalho e Engenharia de Manutenção– 4 anos;
Professor de Pós-Graduação na UCP – Engenharia de Equipamentos e Tubulações Industriais – 7 anos;
Professor de Pós-Graduação na UBM – Engenharia de Projeto/ Engenharia de Manutenção; - 1 ano
Professor de Graduação na AEDB – Engenharia de Produção Automotiva– 4 anos.
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Dobramento x Curvamento
DOBRAMENTO
Dobra é a parte do material plano
que é flexionada sobre uma base
de apoio.
CURVAMENTO
Curva é a parte de um material
plano que apresenta uma
curvatura ou arqueamento.
Dobramento
Nesta operação, a tira metálica é submetida a esforços aplicados em duas direções opostas para provocar a flexão e a deformação plástica, mudando a forma de uma superfície plana para duas superfícies concorrentes, em ângulo, com raio de concordância em sua junção. 
Na Linha Neutra a fibra neutra não é tracionada nem comprimida, porém, a determinação de sua posição e do seu raio é importante no desenvolvimento linear da peça
Dobramento
Dobramento
Cálculo do Comprimento do Material Necessário
L = L1 + L2 + Ld
Onde:
Exercício
Calcule o comprimento total do material necessário para dobrar uma barra de d=50mm, 90º, com L1 e L2 =500 mm, considerando um raio de 5d. 
Ele é usado para a produção de peças, mas também para a produção de perfis, tubos, cilindros e cones.
Os processos de dobra são classificados através do movimento da
ferramenta.
Dobra em ferramentas
com movimento linear.
Dobra em matriz.
Dobramento
91
Dobra em ferramentas
com movimento circular.
Processos usados na 
fabricação de pequenos lotes:
Artesanal / Funilaria.
Dobradeira de mesa oscilante.
Calandra:
Os dois cilindros inferiores são
acionados, o cilindro superior
é ajustável e pressiona a chapa.
Dobramento
101
Dobra em ferramentas
com movimento circular.
Produção de perfis
a partir de tiras de
chapas.
Dobramento
111
Dobramento
Abaixo dele a superfície externa do metal trincará durante operação de dobra.
Expresso geralmente em múltiplos da espessura da chapa. 
Ex: Um raio de dobramento de 3t indica que o metal pode ser dobrado formando um raio de três vezes a espessura da chapa sem que haja o aparecimento de trincas.
O raio mínimo de dobramento varia muito para os diversos metais e sempre aumenta com a prévia deformação a frio do metal. 
Alguns metais muito dúcteis apresentam raio 			 mínimo de dobramento igual a zero. Isto significa 		 que as peças podem ser achatadas sobre si mesmas. 
Raio Mínimo de Dobramento
É importante evitar cantos vivos, para evitar 		 trincas do material no lado do raio maior.
Raios preferenciais seguem as sugestões da DIN 6935:	 1 - 1,2 - 1,6 - 2 - 2,5 - 3 - 4 - 5 - 6 - 8 - 10 - 12 - 16 - 20 25 - 28 - 32 - 36 - 40 - 45 - 50 - 63 - 80 - 100 ...
O sentido de laminação também tem influência. Se for possível é melhor projetar peças e ferramentas assim que as dobras são executadas a 90° ao sentido de laminação.
13/23
Raio Mínimo de Dobramento
DESIGN 
FOR
MANUFACTURING
141
 A operação de dobramento exige que se considere a recuperação elástica do material (efeito mola), para que se tenham as dimensões exatas na peça dobrada. 
A recuperação elástica da peça será tanto maior quanto maior for o limite de escoamento, menor o módulo de elasticidade e maior a deformação plástica. Estabelecidos estes parâmetros, a deformação aumenta com a razão entre as dimensões laterais da chapa e sua espessura. 
Efeito Mola
O fenômeno do retorno elástico causa que as peças dobradas 
abrem-se depois do fim do contato das ferramentas com a peça.
Por isso é dobrar um pouco mais do que desejado na peça pronta
para atingir as medidas desejadas.
s: espessura da chapa
a1: ângulo necessário
a2: ângulo desejado
ri1: raio interno da ferramenta
ri2: raio interno da peça
Efeito Mola
161
A relação entre o ângulo desejado a2 e o ângulo necessário a1 é o
valor chamado kR:
O valor de r correção depende do material e da relação entre o raio
interno da peça e a espessura da chapa. Ele pode ser encontrado 
em tabelas. 
kR: valor de correção
s: espessura da chapa
a1: ângulo necessário
a2: ângulo desejado
ri1: raio interno da ferramenta
ri2: raio interno da peça
Efeito Mola
171
Efeito Mola
181
TRABALHO 01
Achar o valor Kr e do ângulo necessário, considerando o exercício anterior, considerando um material aço inox austenítico e uma relação ri2/s = 10.
191
Nas figuras no lado esquerdo
encontram-se dois métodos 
para evitar o retorno elástico.
O dois métodos trabalham 
com uma diminuição da 
espessura da chapa no canto 
dobrado.
Na figura acima esta diminuição
é causado por um aumento do 
raio da matriz.
Na figura embaixo por um 
ressalto na ponta do punção.
Efeito Mola
201
kR: valor de correção
s: espessura da chapa
a1: ângulo necessário
a2: ângulo desejado
ri1: raio interno da ferramenta
ri2: raio interno da peça
Rm: resistência máxima
E: módulo de elasticidade
Usando as fórmulas nesta página é possível calcular o ângulo 
necessário na ferramenta e o raio interno da ferramenta.
Efeito Mola
211
Curvamento
A operação de curvamento é feita manualmente, por meio de dispositivos e ferramentas, ou à máquina, com auxílio da calandra, que é uma máquina de curvar chapas, perfis e tubos. Em linhas gerais, segue os mesmos princípios e conceitos explicados na operação de dobramento.
Curvamento
Curvamento Manual
O esforço de flexão para a operação é feito à mão, com o auxílio de martelo, grifa e gabaritos, sempre de acordo com o raio de curvatura desejado. Esta operação permite fazer cilindros de pequenas dimensões, suportes, etc.
Curvamento
Curvamento a quente
O trabalho de curvar barras torna-se mais fácil quando o material recebe aquecimento.
O curvamento a quente só terá êxito se alguns componentes do processo forem observados:
Calor aplicado no local correto por meio de maçarico ou forja adequados à espessura da peça,
Pressão exercida durante o curvamento,
Dispositivos adequados a cada tipo de trabalho
Curvamento
Curvamento à máquina
A máquina usada para curvar chapas chama-se calandra. Na calandra são curvados chapas, perfis e tubos. As peças podem ser curvadas de acordo com o raio desejado. Nesse tipo de máquina é que se fabricam corpos ou costados de tanques, caldeiras, trocadores de calor, colunas de destilação, etc.
Curvamento
Elementos da calandra
A calandra é constituída por um conjunto de rolos ou cilindros, com movimento giratório epressão regulável. O material a ser curvado é colocado entre rolos que giram e pressionam até que o curvamento esteja de acordo com as dimensões desejadas.
Curvamento
Rolos fixos e móveis
O curvamento é feito por meio dos rolos, que podem ser fixos ou móveis. Rolo fixo é aquele que tem apenas o movimento giratório. Rolo móvel é aquele que, além de girar, também pode ser movimentado para cima e para baixo. Desse modo, o raio varia de acordo com a distância entre os rolos.
Curvamento
Calandras para chapas
Têm geralmente 3 ou 4 rolos. As de 3 rolos são as mais usadas na indústria e nelas os rolos estão dispostos em formação de pirâmide. As calandras para chapas com 4 rolos apresentam a vantagem de facilitar o trabalho de pré-curvamento. Nas calandras de 3 rolos o pré-curvamento é feito manualmente.
Tipos de Calandra
Calandras para tubos e perfis
Apresentam conjuntos de rolos ou cilindros sobrepostos, feitos de aço temperado, com aproximadamente 200mm de diâmetro. Podem curvar qualquer tipo de perfil: barras, quadrados, cantoneiras, em T, etc.
Tipos de Calandra
Manuais e Mecânicas
Quanto ao acionamento, as calandras podem ser: manuais, com um volante ou manivela para fazer girar os rolos, ou mecânicas, com motor elétrico e redutor para movimentar os rolos.
Tipos de Calandra
Calandras manuais e mecânica
As calandras mecânicas podem apresentar além do motor elétrico, um sistema hidráulico que imprime maior ou menor pressão aos rolos. Este último tipo é usado para trabalhos de grande porte.
Máquinas de dobrar tubos
TRABALHO 02
O que é dobramento e curvamento ?
O que é linha neutra ? Qual sua utilidade prática ?
Defina Efeito Mola e Raio Mínimo.
Quais os tipos de Calandra ?
Explique o princípio de funcionamento da Calandra.
CURVAMENTO DE TUBOS
O curvamento de tubos está relacionado à deformação por flexão quer produz tensões de compressão na camada interna e de tração na camada externa d e curvamento. 
O diferencial de tensão entre as partes tracionada e comprimida é responsável por um a redução na seção do tubo conformado. Essa deformação depende do diâmetro do tubo, da espessura da parede e do raio de curvatura. 
A relação diâmetro do tubo e a espessura da parede (D/t) é conhecida como “estabilidade estrutural do tubo”. À medida que D/t cresce, menor é a estabilidade do tubo e maior é a tendência de achatamento na região da dobra e de enrugamento na região côncava. 
 Métodos de Dobra de Tubos
VARIÁVEIS DO PROCESSO: 
As variáveis que devem ser consideradas no processo de curvamento de tubos são:
 
- RELAÇÃO D/t = independente do equipamento utilizado a relação D/t vai determinar a estabilidade e a consequente tendência ao achatamento; 
- PREENCHIMENTO = para minimizar este fenômeno, utiliza -se o artifício de encher os tubos com material suporte com areia, madeira ou resinas. Para que promova o efeito 
adequado o material suporte deve ser compactado dentro do tubo e este ser tampado nas extremidades para evitar fuga durante a operação de curvamento; 
- RAIO DE CURVAMENTO = recomenda-se u m raio mínimo de cerca de seis vezes o diâmetro para curvamento sem material de enchimento e de quatro vezes com enchimento; 
- ÂNGULO DE DOBRAMENTO = o ângulo mínimo de dobra é de 120º.
 Métodos de Dobra de Tubos
	Muitas vezes uma tubulação precisa ser desviada de algum obstáculo ou seguir uma direção diferente; nestes casos, é necessário curvar um ou mais tubos que compõem a linha de tubulação.
 Métodos de Dobra de Tubos
O curvamento de um tubo pode ser feito segundo vários métodos:
• A frio, geralmente com o tubo vazio;
• A quente, geralmente com o tubo cheio de areia;
• Por pregas, trabalho feito com emprego de calor,
• Criocurvamento, feito com o tubo cheio de gelo.
O material de que é feito o tubo condiciona o método a ser empregado no curvamento.
O curvamento a frio é o mais utilizado e pode ser feito a mão ou a máquina.
• Curvamento a mão
Pode ser feito por meio de flexões sucessivas do tubo colocado entre dois pinos encaixados em furos de uma bancada ou mesa. Dependendo do ângulo de curvatura desejado, os pinos podem ser colocados em diversas posições.
Curvamento a Frio de Tubo de Aço
• Curvamento a máquina
É feito por dois tipos de máquina: as que funcionam por pressão, como uma prensa, e as que curvam por meio de um gabarito.
Curvamento a Frio de Tubo de Aço
 Curvamento a quente
O curvamento a quente é feito com auxílio de maçarico oxiacetilênico ou oxipropano. 
Para executar esse trabalho, o tubo deve ser preso ao gabarito e aquecido até o vermelho cereja claro (800ºa 900ºC); em seguida, é feito o curvamento.
No curvamento a quente, geralmente se usa o tubo cheio de areia bem seca e de granulação fina para evitar que tubos médios e grandes, se curvados com raios reduzidos, fiquem aplastados ou ovalados.
Curvamento a Quente de Tubo de Aço
Características do curvamento a quente:
O aquecimento para curvar um tubo cheio de areia deve ser lento;
Ao atingir a curvatura desejada, o tubo deve esfriar sob temperatura ambiente, lentamente.
A areia empregada deve ser seca.
Curvamento a Quente de Tubo de Aço
Tubos de diâmetro grande podem ser curvados com auxílio do tirfor.
Esta máquina funciona por meio de três alavancas: uma serve para puxar, outra para retroceder e outra para permitir o encaixe de um cabo de aço dentro do tirfor.
Existem também dois ganchos: um é fixo na máquina e nele se prende um cabo de aço ligado a um ponto fixo; o outro gancho é fixado em outro cabo de aço que se movimenta para permitir o curvamento.
Curvamento a Quente de Tubo de Aço
O curvamento por pregas é feito por meio de aquecimento, a intervalos regulares, da região a ser curvada; a região aquecida deve ter a forma de pequenos triângulos cujo vértice toca as geratrizes da zona neutra. Com a aplicação de força, o tubo se curva e na região interna forma-se uma prega.
Este trabalho é aplicado aos tubos com paredes de espessura aproximada de 1mm, e diâmetro aproximado de 25,4mm.
Curvamento por Pregas de Tubo de Aço
 Tubos de Aço Inoxidável
O curvamento dos tubos de aço inoxidável é feito segundo os mesmos métodos aplicados aos tubos comuns, apenas com mais cuidado para não trincar o metal e para evitar inclusão de partículas de aço comum que possam mais tarde dar origem a corrosão.
Os tubos de aço inoxidável pode ser curvados a mão ou a máquina. Quando a espessura dos tubos é pequena, o curvamento é feito a máquina com um mandril colocado em seu interior.
 Tubos de Aço Inoxidável
Quando se deseja um raio grande de curvatura, emprega-se máquina com três cilindros.
 Tubos de Cobre
O curvamento dos tubos de cobre é feito geralmente a frio, a máquina e com o tubo vazio.
Segue o mesmo método utilizado para os tubos de aço comum e são utilizadas as mesmas máquinas.
De acordo com a necessidade, recomenda-se recozer o tubo antes de curvá-lo, a fim de que fique mais maleável e o trabalho seja facilitado.
 Tubos de Ligas Leves
O curvamento é feito a frio, a máquina e com o tubo vazio (processo mais simplificado e econômico); Porém,é possível curvar tubos de ligas leves a quente;
Em curvamento a quente, usa-se o tubo cheio de areia bem socada.
Em tubos com costura, a linha de solda deve estar localizada junto à linha neutra.
DEFEITOS PROVÁVEIS E SUAS CAUSAS
Máquinas, ferramentas e utensílios para curvar tubos
MÁQUINAS
As máquinas para curvar tubos podem ser classificadas em máquinas curvadoras por pressão e curvadoras por tração e flexão.
 Curvadoras por pressão - funcionam por meio de pressão exercida no tubo por um estampo curvo onde o tubo se encaixa. 
As curvadoras por pressão são utilizadas para curvar tubos com até 25mm de diâmetro.
 Máquinas, ferramentas e utensílios para curvar tubos
MÁQUINAS
Curvadoras por tração e flexão – apresentam um estampo curvo, chamado roda de garganta onde o tubo é preso, e um estampo reto, ou guia, que ajuda aflexioná-lo.
Estas máquinas têm capacidade para curvar tubos com diâmetro externo que varia entre 9,5 e 32mm e espessura entre 0,8 e 3mm.
 Máquinas, ferramentas e utensílios para curvar tubos
FERRAMENTAS
• Curvador de tubos – usado para tubos de cobre, latão, alumínio, aço e aço inoxidável, com diâmetro que variam entre 4,7 e 12,7mm.
Máquinas, ferramentas e utensílios para curvar tubos
FERRAMENTAS
 Dobra-tubos do tipo alavanca e catraca – utilizado para tubos de aço e para tubos de cobre duro.
 Máquinas, ferramentas e utensílios para curvar tubos
UTENSÍLIOS
• Bancada de curvar – é uma chapa de aço, espessa e com uma série de furos passantes, fixada em uma mesa de madeira. A mesa, por sua vez, deve presa no piso para garantir estabilidade. Nos furos da chapa são colocados pinos de aço, dispostos de tal modo que correspondam ao raio de curvatura desejado.
CURVAMENTO À QUENTE POR INDUÇÃO
Processo utilizado como uma opção ao curvamento a frio quando o raio de curvamento requerido é pequeno.
Na área de dutos as curvas por indução, são largamente usadas como importantes conexões para mudar a direção do transporte dos fluidos e para aliviar tensões térmicas, aplicadas em loops ou liras de expansão.
As técnicas utilizadas tem sido desenvolvidas para chegar-se a curvas de alta resistência mecânica, compatíveis com a resistência dos tubos.
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Um das extremidades do tubo é empurrada por um impulsor e a outra é fixada por um braço giratório que guia o tubo até a completa conformação da curva. 
O braço giratório é regulado com o raio da curvatura que se deseja obter e, dessa forma, força o tubo a mudar continuamente a direção enquanto é lentamente movimentado pelo impulsor.
O tubo passa por uma bobina de indução de alta freqüência entre o impulsor e o braço giratório. Esta bobina cria um campo magnético altamente concentrado que induz um potencial elétrico no tubo criando um fluxo de corrente.
A resistência do tubo ao fluxo provoca um aquecimento rápido e localizado . Imediatamente após passar pela bobina, o tubo é resfriado com jatos de água (b).
CURVAMENTO À QUENTE POR INDUÇÃO
Figura – (a) curva por indução à quente em tubo de 48”, (b) Detalhe da resistência para indução e do resfriamento com jato de água.
CURVAMENTO À QUENTE POR INDUÇÃO
Como este processo é a quente, a microestrutura e as propriedades mecânicas da curva são diferentes do tubo original, e se este for de alta resistência e tiver sido fabricado pelo processo de laminação controlada, a mudança de resistência entre o tubo e a curva pode ser grande. 
A espessura original do tubo é reduzida devido ao afinamento que ocorre no extrado da curva, é necessário otimizar as dimensões e a composição química dos tubos que serão curvados a quente por indução.
CURVAMENTO À QUENTE POR INDUÇÃO
NBR 15273 – estabelece condições técnicas de fornecimento de curvas feitas por este processo para uso em sistema de transporte por dutos para a indústria de petróleo e gás.
Esta norma permite um ressalto (enrugamento) que é de natureza estética (aparência) e não é classificado como um defeito pernicioso.
CURVAMENTO À QUENTE POR INDUÇÃO
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Este ressalto é uma característica deste processo e pode ocorrer em função da relação D/t em cada ponto de tangência de uma curva. 
Este enrugamento para ser considerado aceitável, deve atender aos seguintes requisitos:
- As formas da ruga concordam com a superfície do tubo de forma gradual, com profundidade máxima de crista-vale de 1% do diâmetro externo real;
A razão entre a distância entre cristas adjacentes, I, e a crista-vale seja no mínimo 25. 
CURVAMENTO À QUENTE POR INDUÇÃO
CURVAMENTO A FRIO
O curvamento a frio, é frequentemente necessário por toda a extensão de qualquer duto, para que este tenha as mudanças de direção necessárias, conforme requerido pelo traçado ou pela topografia.
O custo relativamente alto do curvamento a quente por indução, em comparação com o curvamento a frio faz com que sua aplicação fique restrita aos casos em que o curvamento a frio não possa ser aplicado.
CURVAMENTO A FRIO
O curvamento a frio é realizado utilizando-se uma máquina curvadeira para curvar tubo, devido ao encruamento do material que sofre deformação plástica durante este processo.
No tubo submetido a este processo pode ocorrer a formação de um padrão de deformações residuais e imperfeições, como mostrado na figura, geradas por um mandril pneumático que é utilizado dentro do tubo durante o curvamento. Estas marcas são desprezadas devido as suas pequenas dimensões.
CURVAMENTO A FRIO
MÉTODO DE CURVAMENTO A FRIO
A figura mostra uma curvadeira típica. É importante compreender o funcionamento de uma máquina de curvamento a frio para que haja o correto entendimento das condições e restrições do modelo de curvamento a frio realizado em FEM.
A máquina de curvamento a frio é uma curvadeira de mandril pneumático . Ela é capaz de curvar tubos de diâmetros variando entre 24 e 32 polegadas. Durante a fase de construção do duto, os tubos a serem curvados são colocados na máquina antes do processo de soldagem de união (solda circunferencial).
MÉTODO DE CURVAMENTO A FRIO
O tubo é introduzido completamente na máquina, com a ajuda de um side boom, equipamento responsável por toda a movimentação do tubo na fase de construção e montagem do duto.
A geratriz superior do tubo deve ficar em contato com a sela da máquina e a geratriz inferior deve estar em contato total com o berço. 
Na extremidade do tubo, oposta ao início do curvamento, é colocado um imobilizador de forma a evitar ovalizações. O berço, onde o tubo é posicionado, é elevado para que seja efetuado o curvamento. O tubo é, então, curvado contra a sela, que pode ser vista na figura.
MÉTODO DE CURVAMENTO A FRIO
SIDE BOOM
Equipamento utilizado no içamento de diversos materiais e reúne as funções de escavadeira e guincho.
Esta elevação causa deformação em uma pequena extensão do tubo, normalmente próximo à sela. 
Quando a força gerada para elevação do berço é retirada, o tubo retorna elasticamente para uma posição entre a original e a que estava com aplicação da força do berço. 
O tubo é então movido pelo side boom ou pela própria máquina curvadeira, de modo que a região já curvada seja retirada da linha de centro da sela e um novo trecho do tubo seja posicionado abaixo dela, e todo o processo se repete ao longo da extensão do tubo. 
MÉTODO DE CURVAMENTO A FRIO
Durante o processo de curvamento é posicionado um mandril, como mostrado em a, com sapatas pneumáticas, dentro do tubo. O mandril se expande no interior do tubo tocando a superfície interna de forma a manter o tubo na posição desejada e evitar a ovalização durante o processo. Ele é desenvolvido de modo a manter o contorno radial do tubo e permitir flexibilidade longitudinal para que se possa curvar junto com o tubo.
MÉTODO DE CURVAMENTO A FRIO
O tubo é curvado em intervalos medidos, de modo geral de 300 a 500mm, dependendo do seu diâmetro e do ângulo desejado para a curva. 
Depois que o tubo é posicionado na máquina, o operador usa giz para marcar cada intervalo de curvamento na lateral do tubo.
Uma pequena curva é feita depois que cada marca de giz é alinhada com a marca da curvadeira. Cada marca é então numerada, e estas são muitas vezes denominadas “marcas de puxada”.
MÉTODO DE CURVAMENTO A FRIO
Um esquema do princípio do funcionamento de uma máquina de curvar é mostrado na figura, utiliza o princípio de 3 pontos, mas com aplicação do carregamento em uma das extremidades. 
Esta máquina curva o tubo segurando-o em uma extremidade por um calço na geratriz inferior do tubo e aplicando o carregamento pelo berço, na extremidade oposta à fixação do tubo. 
Entre estes dois pontos há a sela (fôrma) que é fixa, assim, uma pequena parte do tubo é curvada e terá o perfil da sela, que possui o contorno da superfície externa do tubo, assim durante o curvamento evitam-se distorções,enrugamento, achatamento ou o colapso dos tubos.
MÉTODO DE CURVAMENTO A FRIO
Durante o curvamento, o mandril é expandido para garantir suportação interna e a curva é feita pela curvadeira. 
Após o curvamento o mandril é retraído , depois avançado pelo tubo até atingir a próxima marca de puxada, por fim ele é reposicionado e tudo é programado novamente para a próxima curva.
Para evitar ovalizações nas extremidades do tubo, figura a e b, utiliza-se também um imobilizador posicionado no tubo, na figura mostra um imobilizador sem estar sendo utilizado.
MÉTODO DE CURVAMENTO A FRIO
Na figura a, pode ser observado um aparelho digital utilizado na medição de ângulo. Com este aparelho não é necessário interromper o curvamento. São utilizados dois sensores um em cada extremidade do tubo, figura b. Um mostrador digital que exibe para o operador o ângulo obtido com o golpe, pode ser visto na figura c.
MÉTODO DE CURVAMENTO A FRIO
Estudo de Análise de Tensões de Tubulações Curvadas
Análise de Tensões de Tubulações Curvadas
O curvamento de tubos por indução vem se desenvolvendo desde 1950 pela Dai-Ichi Hight Frequency do Japão. No Brasil, este processo é pouco utilizado.
Ele consiste basicamente em aquecer rapidamente e circunferencialmente cada seção do tubo a ser curvada com resfriamento simultâneo, aplicando-se um esforço axial no tubo (empurramento) e a conformação ocorre devido à extremidade posterior do tubo estar ligada ao braço de giração com o raio de curvamento previamente determinado.
O processo possibilita ainda a obtenção de curvas consecutivas no plano e/ou espaço num mesmo tubo, reduzindo a necessidade de pontos de solda.
Este sistema denomina-se Elbow-Less System.
Análise de Tensões de Tubulações Curvadas
Serão analisadas as seguintes tubulações:
Tubulação convencional: composta de tubos retos e joelho, onde a espessura é considerada uniforme nos dois elementos.
Elbow-Less System: com raio de curvamento de 1,5, a característica principal deste sistema é que, após o curvamento por indução, devido a conformação, a parte interna da curva(intradorso) aumenta sua espessura externa (extradorso) diminui em um percentual que varia conforme a relação p/D.
Resultados analíticos baseados nas fórmula de H. Lerenz e numéricos obtidos por simulação no método Elementos Finitos.
As características das tubulações serão as seguintes:
Análise de Tensões de Tubulações Curvadas
1) Modelo Analítico
As fórmulas para estimar as tensões em tubos com seção reta circular uniforme (sem variações de espessura) e submetidos à pressão interna, são apresentados a seguir.
a) Trecho reto
Considerando o equilíbrio do elemento mostrado abaixo, teremos na superfície média:
Considerando o equilíbrio do elemento na figura abaixo na direção Z, na superfície média, teremos:
Análise de Tensões de Tubulações Curvadas
Pela análise da fórmula acima, verifica-se que a região de maior solicitação é a parte interna da curva (intradorso), substituindo os valores.
Análise de Tensões de Tubulações Curvadas
b) Pelo cálculo de elementos finitos os valores numéricos encontrados mostram que as tensões na parede da tubulação indicam as direções longitudinais e circunferenciais como principais, as tensões de cisalhamento são muito pequenas. 
O comportamento estrutural de uma tubulação obtida pelo processo de curvamento por indução a espessura de parede da seção reta do tubo não terá a seção constante na direção circunferencial.
Considerando os resultados do gráfico ao lado, poderemos verificar a tensão máxima equivalente na tubulação convencional (tubos retos +joelhos) e Elbow-Less System, utilizando o critério de Von Mises para o estado plano de tensões principais.
Análise de Tensões de Tubulações Curvadas
CONCLUSÃO:
Pela análise dos resultados descritos ao lado, verificamos que as curvas obtidas pelo processo de indução apresentam na parte interna (região de maior solicitação mecânica) um aumento de espessura em relação à espessura original do tubo reto e demonstramos que este fato, longe de ser uma desvantagem representa um ganho estrutural em sua resistência mecânica, conforme mostrado neste estudo, mesmo havendo redução de espessura na parte externa da curva.
Análise de Tensões de Tubulações Curvadas
Análise de Tensões de Tubulações Curvadas
TESTE DE ESTOURO
Após análise teórica realiza-se o teste de estouro da curva com o raio de 1,50, ou seja, submetemos a tubulação ao aumento gradual de pressão interna até a sua fratura, utilizando água como fluido interno.
Característica da Tubulação testada:
Especificação: ASTM 1-106 Gr.B
Diâmetro: 10”
Espessura: Sch 40
Limite de Escoamento:331 MPa
Limite de Ruptura: 474 MPa
Raio de Curvamento: 1,5D (381mm)
Ângulo: 90º
Redução de espessura: 13% (extradorso)
Aumento de espessura: 50% (intradorso)
Ovalização: 6%
Análise de Tensões de Tubulações Curvadas
RESULTADOS:
Pressão de ruptura: 5.000 PSI
Limite de Ruptura da Peça (cálculo teórico): 
LR= PxD/2t
LR= 70,5 ksi
Local da Fratura: trecho reto
Aspecto da Fratura: Dúctil
Conclusão:
Analisando o estudo teórico apresentado anteriormente, o local previsível para a peça de teste apresentar uma fratura seria na curva, porém, vale ressaltar que, no estudo teórico, utilizamos, para facilitar os cálculos, um percentual de 13% em relação à redução e ao ganho de espessura na curva.
CONCLUSÕES
Em uma tubulação, nas regiões curvadas, a parte mais solicitada é a parte interna da curva;
2) Numa tubulação composta de trechos retos e curvos, sujeitos a uma pressão interna, a parte que sofre o maior nível pelo processo de tensões é a curva em sua seção média;
3) Tubos curvados por indução apresentam, em sua parte externa, uma redução de espessura e, na parte interna, um aumento de espessura.
4) Devido ao percentual de redução de espessura na parte externa da curva e ao aumento de espessura na parte interna (região de maior tensionamento) as curvas de raio 1,50, apresentam, no mínimo, uma resistência igual aos trechos adjacentes.
REFERÊNCIAS
1) Avaliação de modelos para análise estrutural de joelhos obtidas por dobramento, Carlos Alberto Almeida;
2) Lerenz H. “Theorice Dex Röhrenfedemanometer”Z.V.D.I, vol. 44.
3) Adina-Automatic Dynamic Incremental Nonlinear Analysis.
4) Crandall, S. H. An Introduction to the Mechanics of Solids, McGraw-Hill.
TOLERÂNCIAS DIMENSIONAIS DE PRÉ-MONTAGEM
TOLERÂNCIAS DE ENCURVAMENTO DE TUBOS
As curvas obtidas por encurvamento de tubos podem ser feitas por vários processos, desde que não causem torções, rugas ou ondulações, nem de adelgaçamento das paredes ou ovalização excessiva do tubo. 
De acordo com a norma ASME B31.3, a ovalização máxima permitida(diferença entre os diâmetros maior e menor) é de 8% para tubos sujeitos à pressão interna, e 3% para os tubos sujeitos à pressão externa. 
Projeto de Tubulações para Equipamentos On e Off Shore
Profº: MSc. Gerson Alves Inácio
MÓDULO 01
2ª PARTE- TRATAMENTO TÉRMICO
08/10/2022
Engenharia de Construção e Montagem de Tubulações Industriais
Tratamentos térmicos
Os tratamentos térmicos podem ser descritos por ciclos de aquecimento e resfriamentos controlados nos materiais metálicos, que causam modificações microestruturais;
Essas modificações alteram as propriedades mecânicas e o comportamento do material em serviço;
93
TRATAMENTO TÉRMICO
Tratamentos térmicos
Processo de tratamento térmico:
94
TRATAMENTO TÉRMICO
Tratamentos térmicos
As propriedades mecânicas e o desempenho em serviço de um metal dependem:
Composição química
Estrutura cristalina
Histórico de processamento
Tratamentos térmicos realizados
95
TRATAMENTO TÉRMICO
Tratamentos térmicos
Fatores que determinam o tipo de tratamento térmico:
Temperatura
Taxas de aquecimento e resfriamento
Tempo de permanência em determinada temperatura
96
TRATAMENTO TÉRMICO
Tratamentos térmicos
Antes de serem realizados os tratamentos térmicosnos materiais, dois fatores devem ser levados em consideração:
Quais são os objetivos do tratamento
Quais são as modificações estruturais necessárias
97
TRATAMENTO TÉRMICO
Tratamentos térmicos
Feitas essas considerações, os seguintes fatos também devem ser analisados:
Equipamentos, ferramentas e dispositivos disponíveis
Tipo de liga que está sendo utilizada
Forma e dimensões das peças
98
TRATAMENTO TÉRMICO
Tratamentos térmicos
Bem como:
Condições de aquecimento e resfriamento
Previsão de existência de tensões internas
Necessidade de usinagem após o tratamento
99
TRATAMENTO TÉRMICO
Tratamentos térmicos
A realização dessas considerações faz com que muitos problemas
possam ser antecipados;
Várias medidas preventivas podem ser adotadas para a garantia das propriedades desejadas, além de garantir que a peça não empene devido ao acúmulo de tensões internas;
100
TRATAMENTO TÉRMICO
Tratamentos térmicos
Os benefícios que podem ser conseguidos através da utilização de tratamentos térmicos em peças são inúmeros;
Existem tratamentos para amolecimento e endurecimento do aço e para promover refino de grão;
101
TRATAMENTO TÉRMICO
Tratamentos térmicos
Os tratamentos podem ser classificados em:
Tratamentos que alteram a estrutura e propriedades de toda peça
Tratamentos superficiais
102
TRATAMENTO TÉRMICO
Tratamentos térmicos
103
TRATAMENTO TÉRMICO
Tratamentos Térmicos e Termoquímicos aplicados aos aços:
Tratamentos térmicos
104
TRATAMENTO TÉRMICO
Recozimento
Para	a	compreensão	do	mecanismo	de	recozimento,	é	preciso
compreender melhor os fenômenos do encruamento e recristalização;
Durante o processo de deformação a frio, não só as dimensões são alteradas, mas também a microestrutura resultante no material deformado;
105
RECOZIMENTO
Nesses	processos	de	conformação,	a	maior	parte	da	energia	é
perdida na forma de calor;
Mas uma parte dessa energia é armazenada pelo material na forma de defeitos cristalinos;
Esses defeitos aumentam a dureza do material;
106
RECOZIMENTO
Recozimento
Essa energia armazenada atua como uma força que pode fazer com que o sistema volte às condições normais, desde que sejam criadas condições cinéticas capazes de inverter o processo;
Esse retorno pode ser conseguido pelo aquecimento do metal, a uma certa temperatura e durante um tempo determinado;
107
RECOZIMENTO
Recozimento
Esse processo de aquecimento é o que chamamos de recozimento;
Durante esse processo, há um rearranjo seguido da eliminação das
configurações produzidas pelos defeitos cristalinos;
Isso irá depender dos níveis de temperaturas empregados;
108
RECOZIMENTO
O recozimento possui 3 estágios principais:
Recuperação
Recristalização
Crescimento de grão
109
RECOZIMENTO
Fatores que afetam o recozimento:
Encruamento prévio
Tamanho de grão prévio
 Pureza do metal
110
RECOZIMENTO
A recristalização é iniciada a uma temperatura mais baixa quando:
O encruamento prévio tiver sido mais intenso
O tamanho de grão original for menor
O metal for mais puro
O tempo de recozimento for mais longo
24
RECOZIMENTO
Recozimento
O tamanho do grão recristalizado será menor quando:
Temperatura for menor
Tempo menor à temperatura
Tempo de aquecimento até a temperatura for menor
Encruamento prévio mais intenso
112
RECOZIMENTO
Recozimento
Além	de	eliminar	o	encruamento,	o	processo	também	melhora	a ductilidade e usinabilidade;
Além disso, elimina o efeito de quaisquer tratamentos térmicos ou
mecânicos a que o aço tenha sido submetido
113
RECOZIMENTO
Recozimento
Em	peças de pequenas dimensões, o recozimento pleno 
pode ser substituído pelo isotérmico ou cíclico;
Esse processo diminui o tempo de tratamento e produz 
uma estrutura mais uniforme;
114
RECOZIMENTO
Tratamentos térmicos
115
TRATAMENTO TÉRMICO
ALÍVIO DE TENSÕES
As	tensões	originadas	por	tratamentos	térmicos	podem	aparecer durante o resfriamento de grandes seções após a austenitização;
Isso	acontece	pois	a	superfície	pode	se	transformar	em	ferrita	e cementita muito antes que o seu centro;
116
ALÍVIO DE TENSÕES
29
Quando a região central começa a se transformar, a expansão volumétrica que ocorre devido à formação da ferrita fica reprimida pela superfície mais fria, já transformada;
Como resultado, a peça fica sob compressão no centro e sob tensão na superfície;
ALÍVIO DE TENSÕES
30
A mesma coisa ocorre na formação da martensita pelo resfriamento drástico, mas com consequências mais severas em relação às tensões residuais;
Isso ocorre mesmo em seções de menor dimensão e principalmente, quando as peças são de forma complexa;
ALÍVIO DE TENSÕES
31
As	tensões	residuais	também	são	geradas	nos	processos	de usinagem e soldagem;
Para eliminar essas tensões, é realizado o tratamento de alívio de tensões;
ALÍVIO DE TENSÕES
Recozimento
32
Como as temperaturas se situam abaixo da zona crítica, não ocorrem mudanças estruturais no aço, nem modificações das propriedades mecânicas;
O aquecimento e resfriamento devem ser realizados lentamente para impedir que novas tensões residuais se originem.
ALÍVIO DE TENSÕES
Recozimento
32
Parâmetros para tratamento térmico de alívio de tensões para alguns aços:
ALÍVIO DE TENSÕES
Para aços com até 0,75% de C, as temperaturas de recozimento são na faixa de 900°C a 800°C;
Para	aços	com	carbono	entre	0,80%	e	1,00%,	as temperaturas recomendadas são entre 790°C e 815°C;
122
ALÍVIO DE TENSÕES
Recozimento
Com relação as temperaturas de austenitização, quanto maior ela for, maior a tendência da estrutura do aço recozido ser lamelar;
Já	se	a	temperatura	estiver	próxima	da	crítica	inferior,	maior	é	a tendência da estrutura do aço ser esferoidal;
123
ALÍVIO DE TENSÕES
Recozimento
124
Temperaturas de austenitização e ciclos de resfriamento para diferentes aços:
ALÍVIO DE TENSÕES
Tratamentos térmicos
125
TRATAMENTO TÉRMICO
Esferoidização
Recozimento
37
Aços	de	alto	teor	de	carbono	apresentam	uma	rede	frágil	de cementita precipitada nos contornos de perlita;
Esse fato faz com que esses aços sejam difíceis de serem usinados;
O tratamento de esferoidização	é feito para melhorar a usinabilidade do material.
Esferoidização
O tratamento tem esse nome pois as partículas de cementita se tornam esféricas após tempos prolongados de exposição a temperaturas ligeiramente subcríticas;
Como produto, tem-se cementita esferoidal em uma matriz de ferrita;
127
Esferoidização
Recozimento
Assim,	a	presença	da	perlita	é	eliminada	junto	com	a	rede	de carbonetos frágeis anteriormente existentes na microestrutura;
O	tratamento	consiste	no	aquecimento	do	aço	até	uma	faixa	de temperatura de 50°C abaixo da zona crítica;
128
Esferoidização
O aço é mantido durante várias horas nessa temperatura;
Após o aquecimento, é realizado o resfriamento lento dentro do forno;
Com	essa	nova	estrutura	formada,	será	conferido	ao	aço	mínima
dureza e máxima usinabilidade;
129
Esferoidização
130
Normalização 
A normalização tem como objetivo refinar e homogeneizar a estrutura do aço;
A normalização é feita quando se deseja refinar o grão do material;
Isso garante ao material melhores propriedades que as obtidas no recozimento;
131
normalização
Normalização
Esse tratamento melhora as características de usinagem e confere ao aço melhores condições para têmpera posterior;
Aços	de	baixo-carbono,	depois	de	normalizados,	não sofrem tratamento térmico posterior;
Aços de alto teor de carbono podem ser temperados;
132
normalização
O	tratamento	de	normalização	consiste	em aquecer o	aço em até 60°C acima do limite superior da zona crítica;
Em seguida, é retirado do forno e deixado resfriar ao ar natural;
As estruturas resultantes são pequenos grãos 
de ferrita e perlita fina;
133
normalização
134
normalização
Temperaturas usuais de normalização para aços-carbono:
Esse tratamento é mais barato que o recozimento, pois o forno pode ser desligado logo após o fim doperíodo de austenitização;
Dependendo da forma e posição das curvas de resfriamento, pode-se obter o constituinte bainita durante a normalização;
135
normalização
Principal diferença entre o recozimento pleno e a normalização:
Nas peças tratadas em recozimento pleno apresentam ductilidade e usinabilidade homogêneas em todas as regiões;
No caso da peça normalizada, a velocidade de resfriamento não é uniforme;
136
normalização
Normalização
Seções mais espessas resfriam mais lentamente do que as seções mais finas;
O recozimento e normalização são operações básicas para aplicação em aços;
137
normalização
Normalização
Eles produzem estruturas normais, importantes para o uso imediato do aço;
Ao mesmo tempo, esses processos preparam adequadamente a peça para outras eventuais operações térmicas;
138
normalização
Tratamentos térmicos
139
TRATAMENTO TÉRMICO
Têmpera
140
Têmpera
É o tratamento térmico aplicado aos aços com porcentagem igual ou maior do que 0,4% de carbono. 
O efeito principal da têmpera num aço é o aumento de dureza.
141
Têmpera
1ª Fase:
 Aquecimento – A peça é aquecida em forno ou forja, até uma temperatura recomendada. (Por volta de 800ºC para os aços ao carbono).
2ª Fase:
 Manutenção da temperatura – Atingida a temperatura desejada esta deve ser mantida por algum tempo afim de uniformizar o aquecimento em toda a peça.
3ª Fase:
 Resfriamento – A peça uniformemente aquecida na temperatura desejada é resfriada em água, óleo ou jato de ar.
142
Efeitos da Têmpera
1 - Aumento considerável da dureza do aço.
2 - Aumento da fragilidade em virtude do aumento de dureza. (O aço torna-se muito quebradiço). 
OBS: Para reduzir a fragilidade de um aço temperado, aplica-se um outro tratamento térmico denominado revenimento.
Tratamentos térmicos
143
TRATAMENTO TÉRMICO
Revenimento
144
Revenimento 
É o tratamento térmico que se faz nos aços já temperados, com a finalidade de diminuir a sua fragilidade, isto é, torná-lo menos quebradiço.
O revenimento é feito aquecendo-se a peça temperada até uma certa temperatura resfriando-a em seguida. 
As temperaturas de revenimento são encontradas em tabelas e para os aços ao carbono, há uma variação entre 210ºC e 320ºC 
145
Fases do Revenimento
1ª Fase: Aquecimento – Feito geralmente em fornos controlando a temperatura da peça com o pirômetro.
2ª Fase:
 Manutenção da Temperatura – É possível quando o aquecimento é feito em fornos.
3ª Fase:
 Resfriamento – O resfriamento da peça pode ser:
 a) Lento : quando a peça é esfriada naturalmente.
 b) Rápido: mergulhando a peça em água ou óleo.
146
Efeitos do Revenimento
Diminui um pouco a dureza da peça temperada, porém aumenta consideravelmente a sua resistência aos choques.
Geralmente, toda peça após ser temperada passa por um revenimento 
Tratamentos térmicos
147
TRATAMENTO TÉRMICO
austêmpera
Tratamentos térmicos
148
AUSTÊMPERA
O tratamento de austêmpera é um tipo de tratamento térmico em que se utiliza a têmpera. Esse procedimento é indicado para peças confeccionadas em aço que tenham alto teor de carbono e tem como função tornar o aço mais maleável. Esse tratamento de austêmpera interfere na dureza do aço e produz peças de dureza elevada e de alta tenacidade – efeito mola
O tratamento de austêmpera consiste no aquecimento da peça até a temperatura de austenitização. O tratamento austempera se diferencia dos processos de tempera e martempera na questão do tipo e temperatura do meio de resfriamento, onde este é controlado para que se possa obter a transformação da estrutura de austenita para bainita
Tratamentos térmicos
149
TRATAMENTO TÉRMICO
martêmpera
Tratamentos térmicos
150
MARTÊMPERA
O Tratamento de martêmpera, também conhecido como têmpera interrompida, é um tratamento isotérmico em que ocorre uma austenitização seguida de um resfriamento brusco, até que a peça atinja uma temperatura ligeiramente acima da faixa onde é formada a martensita, para que a temperatura da peça possa ser equalizada por meio de seu resfriamento, até a temperatura ambiente. 
Optar pelo Tratamento de martêmpera faz com que a peça apresente muito mais qualidade, aumentando sua vida útil e mostrando-se como um investimento com excelente custo benefício por parte do cliente.
Tratamentos térmicos
151
MARTÊMPERA
O Tratamento de martêmpera pode ser realizado em peças constituídas de aços e ferros fundidos em geral, cuja utilização seja feita para peças que podem apresentar empenamentos e que precisem obter as mesmas propriedades por meio de um beneficiamento. 
Ao passar pelo Tratamento de martêmpera, a resistência mecânica da peça aumentará consideravelmente, fazendo com que a chance da ocorrência de trincas ou deformações seja muito menor.
Tratamentos térmicos
152
TRATAMENTO TÉRMICO
Têmpera por chama
Tratamentos térmicos
153
TÊMPERA POR CHAMA
A têmpera é um processo bastante comum no tratamento térmico de metais, no qual as peças são expostas a temperaturas elevadas seguido de resfriamento rápido, para que a estrutura constituída de austenita, possa se transformar em martensita.. Assim, ocorre o endurecimento do aço, garantindo uma resistência mecânica muito elevada das peças que passaram pelo método.
O aquecimento da Têmpera por chama se dá por indução de calor nas superfícies das peças e em seguida o resfriamento rápido (água). Esta indução de calor pode ser realizado por meio de maçarico, queimadores ou qualquer outro equipamento que produza chama.
Tratamentos térmicos
154
TRATAMENTO TÉRMICO
Têmpera por indução
Tratamentos térmicos
155
TÊMPERA POR INDUÇÃO
Na Têmpera por indução, a superfície da peça é aquecida e bruscamente resfriada, geralmente com o uso de água. O campo magnético da Têmpera por indução induz temporariamente uma corrente elétrica, aquecendo o material a uma profundidade rasa, e logo em seguida ele é arrefecido em um banho, formando cristais nas camadas mais externas do material, embora o núcleo da peça não seja alterado, mantendo suas propriedades originais.
Tratamentos térmicos
156
TRATAMENTO TÉRMICO
cementação
Tratamentos térmicos
157
CEMENTAÇÃO
O tratamento de cementação consiste em aquecer o material a uma determinada temperatura acima da zona critica em um meio rico em carbono, a cementação pode ser liquida (banho de sal), gasosa (atmosfera com gás cementante) ou sólida (cementação em caixa), porém a cementação em caixa não é mais utilizada nos dias atuais. Após determinado período de tempo de cementação forma-se uma camada na superfíce das peças, em seguida são resfriadas rapidamente fazendo a tempera dessa camada cementada.
O resultado do tratamento cementação inclui peças com alta dureza de superfície, resistência singular aos desgastes provenientes do contato e cujas especificações permitem que sejam submetidas a cargas superficiais elevadas
Tratamentos térmicos
158
TRATAMENTO TÉRMICO
nitretação
Tratamentos térmicos
159
NITRETAÇÃO
Nitretação é um processo que também altera a composição de uma camada superficial do aço.
Ao contrário da cementação, a camada nitretada não necessita ser temperada, pois os nitretos que se formam já possuem dureza elevada evitando o empeno da peça. 
A nitretação é feita na faixa de temperatura entre 500° e 600° C, o que diminui a possibilidade de empenamentos por transformação de fase.
A camada nitretada tem menor espessura do que a cementada, raramente ultrapassando 0,8 mm, 
Tratamentos térmicos
160
TRATAMENTO TÉRMICO
carbonitretação
Tratamentos térmicos
161
CARBONITRETAÇÃO
A carbonitretação é um processo térmico que resume-se ao enriquecimento da superfície das peças com carbono e nitrogênio, seguido de resfriamento brusco, com este as peças tem suas resistências mecânicas melhoradas, principalmente a resistência ao desgaste, possibilitando que o metal obtenha diversas características que o tornam ideal para o uso industrial, em segmentos como o metalúrgico e o automobilístico.
Tratamentos térmicos
162
TRATAMENTO TÉRMICOTemperatura sub-zero e criogenia
Tratamentos térmicos
163
TÊMPERA SUB ZERO E CRIOGENIA
Tratamentos realizados a temperaturas negativas (entre -80 e -196ºC) em articulação com a Têmpera e o revenido, destinando-se a permitir ganhos adicionais de dureza sem perda de tenacidade e uma maior estabilidade dimensional das peças em serviço.
Aplica-se mais frequentemente sobre Aços de Cementação e Aços de trabalho a frio. Os ganhos de dureza são de +2 a + 6 pontos HRC conforme os aços tratados, garantindo maior estabilidade dimensional das Peças em serviço (ferramentas de conformação), ou maior resistência ao desgaste (Aços temperados ou cementados), ou maior tenacidade (Aços de corte e conformação a quente).
	Tratamento	Aços	Aplicações
	Sub-zero	Cementação	Engrenagens e Peças de desgaste
	Criogénicos	Aços Trabalho a Frio
Aços Trabalho a Quente	Corte e Conformação
Tratamentos térmicos
164
TRATAMENTO TÉRMICO
Endurecimento de feixe de laser e de elétrons
165
ENDURECIMENTO POR FEIXE A LASER E POR FEIXE DE ELÉTRONS
Endurecimento a laser, também conhecido como tratamento térmico a laser, é o processo de tratamento térmico para fortalecer e endurecer a superfície de uma peça usando um feixe de laser.
O feixe de laser de alta potência se move pela superfície, aquecendo-a por meio de condução.
Em seguida, é resfriado usando o ar circundante na atmosfera, resultando em superfícies endurecidas e reforçadas.
Tratamentos térmicos
166
TRATAMENTO TÉRMICO
Tratamento térmico de tubulações
Normalização
Os tratamentos térmicos, em soldagem, visam principalmente, controlar e aliviar tensões internas e as consequentes deformações em peças afetadas por altas temperaturas
Eles devem ser aplicados de acordo com as especificações de projeto e normas técnicas adequadas.
167
TRATAMENTO TÉRMICO EM TUBULAÇÕES 
Normalização
Principais tratamentos térmicos das soldas são:
Pré-aquecimento: para reduzir a velocidade de resfriamento da solda, evitando a sua têmpera e tensões de contração;
Pós- aquecimento: para manter a solda aquecida, aumentando a difusão do hidrogênio. Deve ser aplicado imediatamente após a soldagem e nas sua interrupções.
168
TRATAMENTO TÉRMICO EM TUBULAÇÕES 
Normalização
Principais tratamentos térmicos das soldas são:
Alívio de tensões: para eliminação de tensões, consistindo de aquecer e resfriar a peça, de forma controlada;
Por chama: especialmente em serviços de campo, em peças pequenas, com o emprego de maçarico ou tocha. Este processo é eficiente e econômico, com a vantagem adicional de ser portátil, porém a temperatura não é uniforme , exigindo operador habilidoso.
169
TRATAMENTO TÉRMICO EM TUBULAÇÕES 
Normalização
Principais tratamentos térmicos das soldas são:
Alívio de tensões: para eliminação de tensões, consistindo de aquecer e resfriar a peça, de forma controlada;
Por chama: especialmente em serviços de campo, em peças pequenas, com o emprego de maçarico ou tocha. Este processo é eficiente e econômico, com a vantagem adicional de ser portátil, porém a temperatura não é uniforme , exigindo operador habilidoso.
170
TRATAMENTO TÉRMICO EM TUBULAÇÕES 
Normalização
Principais tratamentos térmicos das soldas são:
Por indução: obtido por meio de um transformador, permite um bom controle de temperatura, mas exige um equipamento especial, de custo elevado.
Por resistência elétrica: o processo tem as vantagens de ser contínuo, uniforme e controlável.
171
TRATAMENTO TÉRMICO EM TUBULAÇÕES 
Normalização
A verificação das temperaturas nos tratamentos térmicos é, normalmente, feita por meio de pirômetros de contato ou lápis de fusão.
Os termopares devem ser fixados às peças de modo a garantir que o contato elétrico entre os fios do termopar se situem diretamente sobre as superfícies aquecidas.
172
TRATAMENTO TÉRMICO EM TUBULAÇÕES 
Normalização
173
TRATAMENTO TÉRMICO EM TUBULAÇÕES 
A norma ASME B31.3 (Seções 1 e 3) exige tratamento Térmico de alívio de tensões, após o encurvamento, para os tubos curvados a frio, de aço carbono e de aços-liga ferríticos, de qualquer espessura, quando o alongamento da fibra mais distendida for superior a 50% do alongamento básico especificado do material; se houver exigência de teste de impacto, esse tratamento é exigido quando o alongamento da fibra mais distendida for superior a 5% do alongamento básico.
 
A mesma exige que a conformação a quente de aços carbono e aços-liga ferríticos seja feita em temperatura superior à respectiva temperatura de transformação (ponto crítico superior)
Normalização
174
TRATAMENTO TÉRMICO EM TUBULAÇÕES 
Normalização
175
TRATAMENTO TÉRMICO EM TUBULAÇÕES 
176
Curvas TTT
Curvas TTT Quando os aços são resfriados com velocidades intermediárias outras microestruturas se formam. Para descrever o que ocorre durante o resfriamento dos aços submetido a tratamentos isotérmicos, utilizam-se as curvas TTT – Temperatura, Tempo, Transformação. São diagramas que relacionam as temperaturas e os tempos de início e fim de transformação. É possível localizar nas curvas as regiões em que se formam ferrita, perlita, bainita e martensita.
177
723 C
DIAGRAMA FERRO CARBONO
178

+
+Fe3C
+Fe3C
179
TRABALHO 03
1- O que é tratamento térmico?
2- Quais os fatores que determinam o tipo de tratamento térmico?
3- Quando o recozimento deve ser aplicado?
4- Qual o resultado da têmpera no aço?
5- A peça ao ser temperada deve ter a temperatura elevada de que maneira? Justifique
6- Que tipo de tratamento térmico têm por objetivo melhorar a resistência mecânica do material já temperado?
7- Qual a variação de temperatura para revenir uma peça de aço carbono?
8- Quais os principais tratamentos realizados para tubulações industriais?
9- Qual o tratamento térmico exigido após encurvamento a frio de um tubo de aço carbono?
10- Qual o objetivo da nitretação?
Obrigado pela atenção!!!!
Profº Gerson Alves Inácio
E-mail: geainacio@gmail.com
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