Influência da Soldagem na Geração Tensões Residuais e Distorções

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ELIANE CORREIA NASCIMENTO SOUZA 
JOSIMAR MARTINS GARUZZI 
BÁRBARA RODRIGUES DURÃO 
 
 
 
 
 
INFLUÊNCIA DA SOLDAGEM NA GERAÇÃO DE TENSÕES 
RESIDUAIS E DISTORÇÕES EM PAINÉIS SOLDADOS NA 
INDÚSTRIA NAVAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
ARACRUZ 
2013 
 
5 
 
RESUMO 
 
A soldagem é uma das principais técnicas aplicada durante a fabricação de uma 
embarcação, no entanto esse processo aplica grande quantidade de calor de 
maneira não uniforme, sendo considerado o processo com maior índice de geração 
de tensões residuais e distorções em estruturas navais. Para atender 
qualitativamente o crescimento do setor naval, no Brasil, é primordial o investimento 
em tecnologias e aprimoramento na compreensão das implicações no uso de 
determinados processos durante fabricação. As distorções constituem uma das 
principais dificuldades na construção naval; parte considerável do tempo total para 
construir uma embarcação é gasto com retrabalho para corrigir imperfeições. Neste 
trabalho são relatadas as principais causas geradoras de tensões residuais e 
distorções em estruturas soldadas, seus efeitos e algumas técnicas adotadas para 
alívio de tensões e controle de deformações. 
 
Palavra - chave: Soldagem, Tensões Residuais, Distorções. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
CAPÍTULO II 
Figura 2.1 – Distorções de fabricação....................................................................... 18 
Figura 2.2 – Método de fabricação por blocos.......................................................... 19 
Figura 2.3 – Preparação de perfis ............................................................................ 20 
Figura 2.4 – Oficina de submontagem...................................................................... 21 
Figura 2.5 – Linha automática para a fabricação de painéis ................................... 22 
Figura 2.6 – Soldagem dos painéis enrijecidos ...................................................... 22 
Figura 2.7 – Painél enrijecidos ................................................................................ 22 
Figura 2.8 – Soldagem automática dos painéis........................................................ 22 
Figura 2.9 – Complexidade da montagem de um bloco.............................................23 
Figura 2.10 – Dique alagável .....................................................................................24 
Figura 2.11 – Navio em construção em dique alagável ........................................... 25 
Figura 2.12 – Fase de edificação.............................................................................. 25 
Figura 2.13 – Movimentação de bloco ao ser apoiado sobre picadeiros.................. 26 
Figura 2.4– Relação elástica-tensão deformação: (A) deformação elástica é 
diretamente proporcional á tensão. (B) Relação plástica tensão-deformação com 
deformação permanente........................................................................................... 27 
Figura 2.15 – Mecanismos de deformação elástica.................................................. 28 
Figura 2.16 – Superposição de um estado de tensões residuais e de um estado de 
tensões atuantes....................................................................................................... 30 
Figura 2.17 – Dilatação térmica de sólidos............................................................... 32 
7 
 
Figura 2.18 – Modelo para descrever tensões térmicas. (A) Conjunto de barras 
presas nas extremidades e (B) a barra central sendo aquecida............................... 33 
Figura 2.19 – Variação de tensão ( c) com a temperatura na barra central............. 35 
Figura 2.20 – Aquecimento da barra central............................................................. 36 
Figura 2.21 – Comparação entre as tensões residuais e a montagem de três barras 
(A) e as tensões residuais longitudinais formadas ao longo da direção transversal y 
de uma solda de topo (B). ........................................................................................ 37 
Figura 2.22 – Desenvolvimento de tensões residuais longitudinais durante a 
soldagem................................................................................................................... 38 
Figura 2.23 – Regiões da junta soldada ................................................................... 39 
Figura 2.24 – Alguns tipos de chanfros usados em junta de topo........................... 39 
Figura 2.25 – Flambagem de uma coluna................................................................. 43 
Figura 2.26 – Distorções em componentes após soldagem..................................... 46 
Figura 2.27 – Tipos de distorções............................................................................. 47 
Figura 2.28 – Ângulo do chanfro (β), ângulo do biesel (α), (S) nariz........................ 50 
Figura 2.29 – Chanfro simétrico................................................................................ 50 
Figura 2.30 – Exemplos de posicionamento de solda .............................................. 52 
Figura 2.31 – Redução da quantidade de distorção angular devido a diminuição do 
volume do metal de solda depositado....................................................................... 53 
Figura 2.32 – Distorção angular em junta de topo.................................................... 53 
Figura 2.33 – Junta de topo – chanfro simétrico com múltiplos passes. (A) Sequência 
de soldagem realizada de forma incorreta com presença de distorção angular (B) 
Solda balanceada livre de distorções........................................................................ 54 
8 
 
Figura 2.34 – Uso do chanfro simétrico..................................................................... 55 
Figura 2.36 – Soldagem intermitente em junta de ângulo em T 
................................................................................................................................... 56 
Figura 2.37 – Três sequências de soldagem utilizada em junta de topo com passe 
simples ..................................................................................................................... 57 
Figura 2.38 – Efeito da tensão residual longitudinal para as sequencias de soldagem 
aplicadas (progressiva, simétrica e passe a ré)........................................................ 57 
Figura 2.39 – Sequência de soldagem de topo com múltiplos passes..................... 58 
Figura 2.40 – Efeitos da tensão residual transversal para as três sequências de 
soldagem (A, B e C).................................................................................................. 59 
Figura 2.41 – Uso de restrições (A) Completamente soldado; (B) Grampo fixado por 
parafusos................................................................................................................... 60 
Figura 2.42 – Exemplo de fixação da peça de trabalho através de cunhas e 
“cachorros”................................................................................................................ 60 
Figura 2.43 – Dispositivo dorso a dorso aplicada em soldagem de peças idênticas 
montadas uma sobre a outra .................................................................................... 61 
Figura 2.44 – Peças acopladas com pré-deformações............................................. 61 
Figura 2.45 – Pré encurvamento de chapas............................................................. 62 
Figura 2.46 – (A) Esquema do painel enrijecido montado. (B) Sequência ótima de 
soldagem obitda pelo método de rigidez da junta (JRM).......................................... 63 
Figura 2.47 – Métodos de remoção das distorções.................................................. 64 
9 
 
Figura 2.48 – Aplicação do método térmico. (A) Aquecimento localizado para corrigir 
distorção; (B) Aquecimento em linha para corrigirdistorção angular numa solda de 
filete; (C) Aquecimento por pontos para correção de flambagem............................. 65 
Figura 2.49 – Correção de distorção longitudinal por flexão..................................... 65 
Figura 2.50 – Uso da prensa para corrigir encurvamento em uma junta soldada em 
“T”.............................................................................................................................. 66 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
LISTA DE SIMBOLOGIAS 
 
SINAVAL 
Sindicato Nacional da Indústria da Construção e Reparação Naval 
e Offshore 
CNC Controle Numérico Computadorizado 
rL Variação dimensão inicial 
α Coeficiente de dilatação térmica linear 
L0 Comprimento inicial 
rT Variação de temperatura 
T Temperatura 
T0 Temperatura inicial 
σ Tensão 
A Área da seção transversal de cada barra 
E Módulo de elasticidade do material à temperatura ambiente 
Et Módulo de elasticidade do material a uma dada temperatura 
σ c Tensão na barra central 
σ l Tensão nas barras laterais 
ZF Zona fundida 
ZTA Zona termicamente afetada 
MB Metal de base 
Δ Deflexão lateral 
 Ângulo do chanfro 
Α Ângulo do bisel 
S Nariz 
JRM Joint Rigidity Method 
11 
 
SUMÁRIO 
 
CAPÍTULO I 
1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 14 
CAPÍTULO II 
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
2.1 Soldagem na construção naval ........................................................................... 17 
2.2 Etapas de fabricação dos navios ......................................................................... 18 
2.2.1 Fabricação ........................................................................................................ 19 
2.2.2 Etapa de submontagem ................................................................................... 20 
2.2.3 Etapa de montagem ......................................................................................... 23 
2.2.4 Edificação ......................................................................................................... 24 
2.3 Tensões residuais ............................................................................................... 27 
2.3.1 Mecanismos de deformação ........................................................................... 27 
2.3.2 Definição de tensão residual ............................................................................ 29 
2.3.3 Classificação das tensões residuais ................................................................. 30 
2.3.3.1 Tensões residuais do tipo I ............................................................................ 31 
2.3.3.2 Tensões residuais do tipo II ........................................................................... 31 
2.3.3.3 Tensões residuais do tipo III .......................................................................... 31 
2.4 Tensões relacionadas à soldagem ...................................................................... 32 
12 
 
2.4.1 Tensões térmicas – mecanismo básico ............................................................ 32 
2.4.2 Tensões residuais de soldagem ....................................................................... 38 
2.4.3 Fontes de tensões residuais na soldagem ....................................................... 40 
2.4.3.1 Contração de regiões diferentemente aquecidas e plastificadas durante a 
soldagem .................................................................................................................. 40 
2.4.3.2 Resfriamento superficial mais elevado em relação ao restante da espessura
 .................................................................................................................................. 41 
2.4.3.3 Transformação de fase .................................................................................. 41 
2.5 Fatores que afetam o desenvolvimento das tensões residuais .......................... 42 
2.6 Efeitos das tensões residuais em componentes soldados ................................. 43 
2.6.1 Flambagem ..................................................................................................... 43 
2.6.2 Falha por fadiga ............................................................................................... 44 
2.6.3 Fratura frágil ..................................................................................................... 45 
2.6.4 Formação de trincas em soldas ...................................................................... 45 
2.7 Distorções ........................................................................................................... 46 
2.7.1 Tipos de distorções ......................................................................................... 47 
2.8 Métodos para medição das tensões residuais .................................................... 49 
2.9 Alívio de tensões e controle de deformações ..................................................... 50 
2.9.1 Alívio de tensões residuais .............................................................................. 50 
2.9.2 Controle de deformações ................................................................................. 52 
13 
 
2.9.2.1 Medidas preventivas adotadas no projeto de estruturas soldadas ............... 52 
2.9.2.2 Técnicas preventivas de fabricação aplicadas durante a soldagem .............. 54 
2.9.2.3 Correção das distorções após soldagem ...................................................... 63 
 
3. Conclusão ............................................................................................................ 68 
Referência Bibliográfica ............................................................................................ 69 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
14 
 
CAPÍTULO I 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
A recuperação da indústria naval e offshore, no Brasil, são influenciadas 
especialmente pelo setor de petróleo e gás natural. De acordo com o Sindicato 
Nacional da Indústria, Construção e Reparação Naval e Offshore (SINAVAL), a 
aposta do setor está no plano de investimentos da Petrobras. Expectativas geradas 
principalmente na exploração e produção do petróleo offshore, descoberto nas 
reservas do pré-sal prevê até 2015 a fabricação de navios-sonda, navios petroleiros, 
plataformas de produção e navios de apoio, reaquecendo o setor naval. 
 
Entretanto, para que está indústria se torne mais competitiva é imprescindível o 
aprimoramento dos processos de fabricação. Alguns métodos construtivos aplicam 
ampla quantidade de calor de maneira não uniforme favorecendo o aparecimento de 
imperfeições. Nesse âmbito é clara a necessidade de desenvolvimento de novas 
tecnologias e estudos para melhor entendimento das implicações originadas no uso 
dos processos. As técnicas utilizadas na produção naval são muitas, este trabalho 
abordará os principais efeitos decorrentes da soldagem na geração de tensões 
residuais e distorções. 
 
A soldagem se faz presente em todas as etapas de fabricação das embarcações 
sendo uma das principais técnicas usadas nos estaleiros. Essa prática quando 
aplicada em conformidade com procedimentos aprovados oferece qualidade as 
soldas executadas, porém os gradientes térmicos originados durante a união das 
peças tornam a soldagem o processo com maior índice de geração de tensões 
residuais e distorções em estruturas navais (GUROVA, 2006). 
 
Diversos processos de soldagem são utilizados na produção de navios e cada 
processo possui suas particularidades inserindo maior ou menor quantidade de 
calor. De modo geral os processos realizados a arco elétrico aplicam grande aporte 
térmico em uma pequena porção do material, as consequências desse efeito é o 
aparecimento de imperfeições de fabricação. 
15 
 
Painéis enrijecidos constituemestruturas básicas na construção de navios, cerca de 
50% do aço usado na indústria naval é aplicado na fabricação dessas estruturas 
(MELO, 2006). Os painéis são obtidos pela união entre placas de aço e são 
enrijecidos com a soldagem de reforços transversais e longitudinais, podendo em 
determinados casos ser enrijecido em ambos os lados. Os enrijecedores tem a 
função de fortalecer as chapas aumentando a resistência dos painéis, de forma que 
os mesmos suportem os esforços exigidos em trabalho (PICANÇO, 2010). 
 
Os processos básicos empregados na confecção dos painéis são o corte a 
conformação mecânica e a soldagem. 
 
Os múltiplos processos empregados na fabricação naval inserem diferentes níveis 
de tensões residuais, estes índices são distintos variando de acordo com as 
características do material e particularidades de cada processo aplicado à peça. 
 
De acordo com Gurova (2006) e Amaral (2006) as distorções manifestadas como 
imperfeições de fabricação constituem uma das principais dificuldades para 
construção naval e offshore. A influência desses efeitos é tanta que na etapa de 
montagem por blocos o tempo gasto com retrabalho, para ajustar alterações 
geométricas e atribuir acomodação entre peças, representa aproximadamente 30% 
do tempo total para fabricar uma embarcação. 
 
As imperfeições constituem sérias complicações no desenvolvimento do projeto, 
podendo causar desde danos estruturais (distorções, disposição à fratura frágil, 
formação de trincas, etc.), a atrasos nos prazos de conclusão das etapas, além de 
aumentar o custo final do empreendimento. 
 
Examinar o estado de tensões presente nas estruturas é importante, os indicadores 
obtidos representam um fator relevante na determinação da capacidade de carga e 
vida útil da estrutura, além de possibilitar ações de correção durante execução do 
projeto, favorecendo o controle da integridade do material e o planejamento de 
manutenção. 
 
16 
 
Outra ação importante é o planejamento adequado, constituído deste a elaboração 
do projeto e se vinculando durante e após a etapa de soldagem. Essa atuação pode 
ser feita com uso de diversas técnicas dentre elas métodos para alívio de tensões 
residuais e controle de deformações. 
 
O presente trabalho comenta a influência da soldagem na geração de tensões 
residuais e distorções em estruturas soldadas na indústria naval. Para tanto será 
apresentada uma revisão bibliográfica do contexto e menção de alguns métodos de 
controle de deformações. O propósito do trabalho é contribuir para o entendimento 
dos efeitos produzidos na soldagem, de modo que algumas ponderações possam 
ser apresentadas no intuito de reduzir tensões residuais e distorções, diminuindo 
ações de retrabalho para corrigir defeitos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
17 
 
CAPÍTULO II 
 
 
 
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
 
 
2.1 SOLDAGEM NA CONSTRUÇÃO NAVAL 
 
A indústria naval vem se desenvolvendo desde 1920, naquele período a união de 
peças para construção das embarcações era feita por meio de rebitagem. A partir da 
década de 30 passou a ser utilizada a soldagem a arco elétrico, fato que mudou os 
princípios básicos da construção naval (AMARAL, 2004). 
 
A possibilidade de união das estruturas navais de forma permanente fez com que 
estaleiros substituíssem a rebitagem pela soldagem a arco, por se tratar de um 
procedimento mais eficiente. A modificação resultou em aumento da qualidade e 
confiabilidade no serviço executado, essa ação contribuiu na redução do peso das 
embarcações pela eliminação de porcas, rebites e placas de reforço, além de 
diminuir o risco de vazamento nos locais das uniões (MARQUES, 2005). 
Com o passar dos anos os processos de soldagem vem se aprimorando cada vez 
mais, a adição de novas técnicas torna os mecanismos cada fez mais eficazes e 
produtivos na união de peças metálicas. 
Segundo Okumura (1982) a quantidade de uniões por soldagem na construção 
naval é bastante significativa, à representatividade chega a um terço dos trabalhos 
executados na construção de uma embarcação. 
 
Embora a soldagem tenha acrescentado benefícios consideráveis no campo das 
construções metálicas, à aplicação desse método também trouxe novas 
dificuldades, especialmente relacionadas ao comportamento do material nas uniões 
soldadas (OKUMURA, 1982). As figuras 2.1 e 2.2 apresentam distorções 
provenientes do processo de soldagem. 
 
18 
 
 
 a) b) 
 
Figura 2.1 a) e b) - distorções de fabricação. Fonte: Cabral, 2011. 
 
 
 
 
 
2.2 Etapas de fabricação dos navios 
 
A utilização da soldagem no processo construtivo naval proporcionou mudanças na 
etapa de produção que se modificou para um método de submontagens e 
montagens de blocos soldados que são posteriormente agregados. O objetivo da 
técnica é projetar produtos intermediários semelhantes para prover uma produção 
em escala (CABRAL, 2011). A possibilidade de explorar as similaridades de 
produtos intermediários pode gerar ganhos na escala de produção. 
 
Segundo Okumura (1982), na construção de embarcações o processo por blocos é 
amplamente utilizado, este método evolutivo pode ser dividido em quatro partes 
fundamentais: 
 
· Fabricação; 
· Etapa de submontagem; 
· Etapa de montagem; 
· Edificação. 
 
 
19 
 
 
Figura 2.2 – Método de fabricação por blocos. Fonte: F. L, 2000; apud Amante, 2006. 
 
 
2.2.1 Fabricação 
 
Cada tipo de embarcação possui seus componentes estruturais específicos, no 
entanto, geralmente a fase de fabricação é caracterizada pela aplicação dos 
processos de jateamento, risco (marcação das dimensões), corte e identificadas das 
peças. Os cortes são feitos de acordo com as especificações métricas do projeto. 
Entre os métodos de corte aplicados pode-se mencionar o oxicorte, o plasma, o 
laser e o CNC que proporciona excelentes resultados dimensionais (LUCAS, 2011; 
CABRAL, 2011). 
 
Outro processo aplicado nessa etapa é a conformação, método construtivo que 
permiti atribuir às peças os formatos especificados em projeto. Todas as ações 
aplicadas na fase de fabricação preparam os perfis para a etapa de montagem dos 
sub-blocos. 
 
A figura 2.3 a), b) e c) demonstra a preparação de alguns perfis. 
 
20 
 
 
a) b) 
 
 
 
 c) 
Figuras 2.3 a), b) e c) – Preparação de perfis. Fonte: Slide Arte Naval- Universidade Federal de 
Pernambuco, 2012. 
 
 
 
2.2.2 Etapa de Submontagem 
 
As peças previamente preparadas e identificadas são unidas por soldagem 
constituindo estruturas de menor porte que dão origem aos sub-blocos (CABRAL, 
2011). Os painéis enrijecidos são alguns entre os produtos feitos nesta etapa. Os 
sub-blocos posteriormente passam a compor os blocos na etapa subsequente de 
produção. 
 
As oficinas de submontagem ou pré-montagem são localizadas estrategicamente 
dentro do layout do estaleiro, situando-se próximo às oficinas de pré-fabricação e 
preparação do aço e às áreas de edificação, assemelhando-se a uma linha de 
21 
 
produção de modo a agilizar o processo. Nestas oficinas encontram-se presentes 
uma série de recursos, tais como máquinas de solda (de vários tipos), pórticos e 
pontes rolantes e outros equipamentos necessários à fabricação (UNIVERSIDADE 
FEDERAL DE PERNAMBUCO – ARTE NAVAL, acessado em 30 jun. 2012). 
 
A figura 2.4 apresenta um exemplo de oficina de submontagem. 
 
 
Figura 2.4 – Oficina de submontagem. Fonte: Slide Arte Naval- Universidade Federal de Pernambuco, 
acessado em 25 ag. 2012. 
 
 
Amante (2006) descreve que os painéis enrijecidos são produtos com predicados de 
concepção similar, sendo considerados produtos intermediários. Essa característica 
oferece a possibilidade de fabricação em série, por esse motivo grandeparte dos 
painéis são soldados de forma automatizada para aumentar a qualidade e diminuir o 
tempo de produção. A soldagem automatizada proporciona elevada velocidade de 
soldagem e por consequência menor imposição de calor e menores índices de 
deformações. 
 
Os níveis de tensões e distorções presentes nos painéis enrijecidos influenciam 
diretamente na evolução das etapas seguintes. 
 
As figuras 2.5, 2.6, 2.7 e 2.8 apresentam a soldagem de painéis enrijecidos. 
 
22 
 
 
 
Figura 2.5 - Linha automática para a fabricação de painéis. Fonte: Slide Arte Naval- 
Universidade Federal de Pernambuco, 2012. 
 
 
2.6 2.7 
 
Figura 2.6 - Soldagem dos painéis enrijecidos. Fonte: Cabral, 2011. 
Figura 2.7 - Painel enrijecido. Fonte: Picanço, 2010. 
 
 
 
Figura 2.8 - Soldagem automática dos painéis. Fonte: Pacífico, 2009. 
23 
 
2.2.3 Etapa de Montagem 
 
Etapa em que são obtidos os blocos propriamente ditos a partir da montagem dos 
sub-blocos. 
 
O bloco constitui uma parte completa da embarcação. O método de soldagem usado 
nesta etapa é em maioria de forma manual e semiautomática, devido às dificuldades 
encontradas como posição de soldagem, tarefa não padronizada e acessibilidade 
(LUCAS, 2011). 
 
Outra dificuldade encontrada refere-se à presença de elevados níveis de distorções 
dimensionais presentes nas estruturas intermediárias. Essas deficiências atrapalham 
o desenvolvimento das etapas de montagem dos sub-blocos podendo originar 
blocos acoplados de forma irregular, além de ocasionar atrasos devido à 
necessidade de correções nas partes distorcidas, associada ao grau de 
complexidade na montagem das estruturas navais (CABRAL, 2011). 
 
A figura 2.9 apresenta um exemplo da montagem de um bloco. 
 
 
 
 
Figura 2.9 - Complexidade da montagem de um bloco. Fonte: Lucas. 
 
 
24 
 
2.2.4 Edificação 
 
Depois de finalizada a montagem dos blocos, estes são deslocados para locais 
apropriados, carreira ou dique, através de guindastes onde é efetivado o 
posicionamento e união dos blocos formando o navio. Este é o momento mais crítico 
da fabricação, envolvendo a movimentação de grandes blocos e alinhamento 
complexo de todos os componentes da embarcação: casco, reforços transversais e 
longitudinais, decks, divisórias, vigas e tubulações, etc. (LUCAS, 2011). 
 
Existem diversa técnicas de edificação, o tipo de área de edificação limita os tipos de 
técnicas de montagem e o posterior lançamento da embarcação. O local 
denominado “carreira” corresponde à área onde á embarcação é edificada no seco e 
depois, desliza para a água durante o lançamento. O Dique é uma área plana, 
alagável, onde a embarcação é construída no seco, sendo o dique alagado no 
momento do lançamento (UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO – ARTE 
NAVAL, acessado em 15 jul. 2012). 
 
A figura 2.10 exibe um modelo de dique alagável. 
 
 
 
Figura 2.10 – Dique alagável. Fonte: Slide Arte Naval- Universidade Federal de Pernambuco, 
acessado em 25 ag. 2012. 
 
25 
 
A figura 2.11 monstra uma embarcação em construção em um dique alagável, a 
figura 2.12 apresenta o navio em fase de edificação e a figura 2.13 exibe a 
movimentação de um bloco a ser apoiado sobre picadeiros. 
 
 
 
 
Figura e 2.11- Navio em construção em dique alagável. Fonte: Esab soluções para indústria naval e 
offshore. 
 
 
 
 
 
Figura 2.12 - Fase de edificação. Fonte: Slide Arte Naval- Universidade Federal de Pernambuco, 
acessado em 25 ag. 2012. 
 
 
26 
 
 
Figura 2.13 – Movimentação de bloco a ser apoiado sobre picadeiros. Fonte: Pinto. 
 
 
Considerando as etapas de fabricação, Lucas (2011) destaca a presença de 
distorções e o tempo gasto para correções das imperfeições como um dos principais 
desafios do setor naval. Segundo Lucas a ocorrência é agravada pelo fato dos 
projetos atuais de construção naval e offshore estarem utilizando materiais de menor 
espessura, a fim de reduzir o peso da embarcação para melhorar a dirigibilidade, 
desempenho e economia de combustível. 
 
A tendência em reduzir a espessura das chapas torna ainda mais significativa à 
influência do calor nas alterações dimensionais e na geração de tensões residuais 
nas estruturas. 
 
Um dos recursos indicados por Lucas (2011) para reduzir as imperfeições é o 
investimento em automatização da soldagem. Ele observa neste recurso as 
vantagens de diminuição do tempo de produção, maior qualidade da solda, menor 
imposição de calor e menores índices de distorções. No entanto, é conveniente 
notar que a soldagem automatizada é usada principalmente na união dos painéis, 
onde a produção é em alguns casos sequencial oferecendo boa acessibilidade. 
Essas condições não estão presentes em todas as juntas de soldas tornando o uso 
da automatização impraticável a maioria das ocasiões. 
27 
 
2.3 TENSÕES RESIDUAIS 
 
2.3.1 Mecanismos de deformação 
 
Deformações em materiais ocorrem quando forças são impostas a esses elementos, 
assim uma estrutura se deforma ou se esforça segundo a intensidade da tensão que 
lhe é imposta. 
 
Quando um carregamento é aplicado a um material e os valores de tensão e 
deformação são proporcionais, o processo é denominado de deformação elástica, 
neste caso a deformação não é permanente, após a remoção da carga a 
deformação desaparece e o material retorna a sua forma original. Caso a 
deformação permaneça depois de removida a carga o processo recebe o nome de 
deformação plástica (CALLISTER, 2006). 
 
A figura 2.14 apresenta a relação elástica tensão deformação. 
 
 
 (a) (b) 
Figura 2.14 - Relação elástica tensão-deformação: (a) Deformação elástica é diretamente 
proporcional à tensão; (b) Relação plástica tensão-deformação: deformação permanente. (a) 
Fonte: Van Vlack, 2000. 
 
 
Van Vlack (2000) relata que a deformação elástica precede a deformação plástica e 
que um material cristalino qualquer é passível de sofrer o processo de deformação 
elástica. Considerando a aplicação de uma força trativa sobre um corpo este se 
tornará ligeiramente mais longo em virtude da força aplicada retornando as 
28 
 
dimensões originais posteriormente a retirada da carga. Caso o carregamento seja 
compressivo a peça torna-se levemente menor retornando a posição inicial após 
remoção da carga de compressão 
 
Na figura 2.15 temos a representação do mecanismo de deformação elástica. 
 
 
Figura 2.15 – Mecanismo de deformação elástica (maximizada). Os átomos não ficam 
permanentemente deslocados dos átomos vizinhos originais. (a) Carga Trativa, (b) nenhuma 
deformação, (c) Carga Compressiva. Fonte: Van Vlack, 2000. 
 
 
2.3.2 Definição - Tensão Residual 
 
Pode-se definir tensão residual como tensões internas existentes em um corpo, 
estando este, livre de quaisquer forças externas ou gradientes térmicos (FBTS, 
2003). 
 
Tensões internas presentes em um corpo apresentam-se em equilíbrio, ou seja, a 
resultante das forças e momentos produzidos é zero. O valor máximo em módulo 
que as tensões residuais podem alcançar é o próprio limite de escoamento do 
material. Valores de tensões acima do limite de escoamento ocasionarão 
deformações plásticas e ocorrerá uma redistribuição das tensões residuais (LU, 
1996, apud NUNES, 2008). 
 
 (1) 
29 
 
 (2) 
 
Do mesmo modo qualquer excitação como remoção de material, aplicação de 
carregamentos térmicos ou mecânicos que cause perturbação ao equilíbrio, 
modificando o nível de tensão, conduz a novas adaptações de modo que as tensões 
se equilibrem novamente (LU, 2005, apud RODRIGUES, 2007). 
 
Conforme mencionado, às tensões residuais podem ser originadas em diversosprocedimentos aplicados durante etapas de fabricação de uma embarcação. A 
ocorrência notória neste fato é que o estado de tensões modifica-se á medida que 
esforços de diferentes naturezas são aplicados à peça (RIBEIRO, 2008). 
 
A presença de tensões residuais em componentes de engenharia pode alterar 
consideravelmente características do material como capacidade de resistir a 
carregamentos, resistência à fratura e vida em fadiga. As tensões residuais juntam-
se à tensão de carregamento em serviço, imposta ao equipamento, podendo 
acrescentar ou diminuir o valor efetivamente aplicado à peça em função da natureza 
trativa ou compressiva das tensões residuais (VIEIRA SOARES, 1998). 
 
Tensões residuais trativas podem ser perigosas quando tensões aplicadas ao 
componente também forem trativa, a soma das tensões trativas pode contribuir para 
a iniciação e o crescimento de trincas de fadiga. Já as tensões residuais 
compressivas se opõe a direção de carregamento trativo, neste caso, a tensão 
residual compressiva amortiza o nível de tensão aplicada e inibe a iniciação e a 
propagação de trincas (VIEIRA SOARES, 1998). 
 
Da mesma forma se a peça apresentar tensão residual compressiva e o 
carregamento de serviço também for compressivo, o valor da tensão compressiva 
será acrescido. A figura 2.16 apresenta uma estrutura com tensões residuais 
compressivas na superfície e trativas no núcleo. A carga atuante de trabalho é 
trativa, na redistribuição de tensões o efeito é trativo, porém o valor da tensão sofreu 
considerável redução (COSME SOARES, 2003). 
30 
 
 
 
Figura 2.16 - Superposição de um estado de tensões residuais e de um estado de tensões atuantes. 
Fonte: Cosme Soares, 2003. 
 
 
 
2.3.3 Classificação das tensões residuais 
 
As tensões residuais estão associadas à densidade e 
distribuição dos defeitos cristalinos nos materiais. As regiões 
onde se desenvolvem tensões residuais podem variar muito em 
escala desde a ordem de grandeza atômica até grandes 
volumes de material [...] (MASUBUCHI, 1980, apud 
MARQUEZE, 2002, p. 3). 
 
Segundo Vieira Soares (1998), as tensões residuais são comumente classificadas 
em três tipos: 
 
· Tensão residual tipo I 
· Tensões residuais tipo II 
· Tensão residual tipo III 
 
Estes tipos de tensões residuais mencionadas por Vieira Soares (1998) são 
comentadas a seguir. 
 
 
 
 
31 
 
2.3.3.1 Tensões residuais do tipo I 
 
São tensões quase homogêneas se espalhando por grandes partes do material 
(vários grãos) e se conservam em equilíbrio no corpo. Essas tensões tem origem em 
deformações plásticas proveniente de fontes térmicas ou mecânicas. Um exemplo 
peculiar deste tipo de tensão é encontrado em chapas finas soldadas, onde tensões 
residuais longitudinais são observadas. 
O efeito das tensões tipo I podem tanto ampliar como reduzir a intensidade do 
carregamento aplicado em serviço, dependendo da distribuição, intensidade e 
sentido das tensões residuais. 
 
No estudo da soldagem podem estar presentes tanto micro como macro tensões e 
complexas sobreposições dos tipos I, II, III, todavia, quando se fala de tensões 
residuais são geralmente apreciadas apenas as tensões residuais Tipo I (AMANTE, 
2006). 
 
 
2.3.3.2 Tensões residuais do tipo II 
 
São tensões de escala granular originadas em deformações plásticas 
microestruturais localizadas em uma pequena área do material em equilíbrio com 
grãos vizinhos. Alterações no estado de equilíbrio das tensões podem provocar 
modificações macroscópicas do corpo, ou seja, evolução do estado de tensão 
passando para o tipo I. 
 
 
 
2.3.3.3 Tensões residuais do tipo III 
 
Tensões do tipo III se propagam por pequenas extensões interatômicas em uma 
porção de grão, encontra-se em estado de equilíbrio e tem origem em defeitos 
cristalinos. Microtensões são tensões muito utilizadas para estudo do 
comportamento microestrutural, correspondendo às tensões residuais do tipo II e 
tipo III. Tensões residuais tipo I são especialmente usadas em engenharia para 
diagnóstico de projetos mecânicos e estruturais. 
32 
 
2.4 TENSÕES RELACIONADAS À SOLDAGEM 
 
 
 
2.4.1 Tensões térmicas – mecanismo básico 
 
Considerando uma estrutura livre de restrições dimensionais, aquecida 
uniformemente, a peça se expandirá em todas as direções, ao final da aplicação de 
calor e resfriamento a estrutura terá se contraído uniformemente para retornar as 
suas dimensões originais. Nestas condições ao final do ciclo termal não serão 
observados efeitos mecânicos relevantes, ou seja, o objeto ficará livre de tensões 
residuais e distorções. Entretanto, se a peça for aquecida de forma não uniforme e 
existirem restrições à expansão e contração, tensões residuais e distorções podem 
se desenvolver na estrutura (FBTS, 2003). 
 
Quando um material recebe um aporte de calor suas dimensões dilatam-se 
proporcionalmente a variação de temperatura [ (Halliday, 2000). 
 
A equação de dilatação térmica, abaixo descreve esse fenômeno: 
 
 
 (3) 
 
Onde: 
 
 = variação dimensão inicial; 
 = coeficiente de dilatação térmica linear; 
l0 = comprimento inicial. 
 
 
Figura 2.17 – Dilatação térmica. Fonte: http://www.ufsm.br/gef/Calor/calor19. 
33 
 
Para melhor entendimento desse tema vários autores, Cabral (2011), Modenesi 
(2011), Amante (2006) e Okumura (1982) trabalham com modelos análogos em que 
consideram três barras de mesmo tamanho e seção - de um aço com baixo teor de 
carbono que são acopladas em seus extremos por duas bases, de modo que 
nenhuma possa se alongar ou contrair independentemente das demais. A figura 
2.18, abaixo, apresenta esse modelo. 
 
 
 
Figura 2.18 - Modelo para descrever tensões térmicas. (A) Conjunto de barras presas nas 
extremidades e (B) barra central sendo aquecida Fonte: Cabral, 2011. 
 
 
 
Inicialmente será estimado que as tensões existentes no material na ausência de 
uma solicitação externa são nulas, assim o sistema está em auto-equilíbrio, e que as 
barras encontram-se a temperatura ambiente (figura 2.18 – A). 
 
Aplicando um aquecimento na barra II e as demais permanecendo na temperatura 
ambiente, a barra aquecida tenderá a dilatar-se, mas será impedida pelas demais 
barras através das bases (Figura 2.18 - B). 
 
Esse efeito implicará no desenvolvimento de tensões compressivas na barra central 
e tensões trativas nas barras I e III de intensidade igual à metade do valor na barra 
central, pois de acordo com a equação (1), tem-se: 
34 
 
 (4) 
 
Onde: 
 = tensão média, 
Ai = área da seção transversal de cada barra, 
 
Considerando que os valores das respectivas áreas das seções (A1 = A2 = A3) são 
idênticas e que a intensidade de tensão nas barras I e II também é igual, temos que 
( 1 = 3), assim: 
 (5) 
 
A figura 2.19 esboça o desenvolvimento da tensão longitudinal média na barra II em 
função da temperatura. Observa-se que no início da aplicação de calor (figura 2.19, 
A-B), as tensões e deformações resultantes da expansão da barra II serão elásticas. 
Como as barras conservam o mesmo tamanho aproximado, a dilatação térmica tem 
de ser contrabalançada por deformações elásticas, e a seguinte relação deve ser 
satisfeita: 
 
 (6) 
 
Onde: 
 
E = módulo de elasticidade do material à temperatura ambiente, 
Et =módulo de elasticidade do material à uma dada temperatura (T) da barra central, 
T = temperatura da barra central, 
σc = tensão na barra central, 
σl = tensão nas barras laterais. 
 
Como as barras possuem a mesma seção, l = - 0,5 σc) e assim: 
 
 (7) 
35 
 
 
 
Figura 2.19 - Variação da tensão ( c) com a temperatura na barra central 
Fonte: Modenesi, 2011. 
 
 
Caso o aquecimento continuesendo aplicado, a tensão na barra central atinge o 
limite de escoamento do material fazendo com que tensões compressivas 
ocasionem a deformação plástica na barra II a partir (ponto B). Como o limite de 
escoamento diminui com a ampliação da temperatura, o valor da tensão na barra 
central tende a cair à medida que sua temperatura aumenta e a barra sofre uma 
maior deformação plástica (figura 2.19, curva - BC). 
 
Caso seja cessada a aplicação de calor no ponto (C), a barra central começa a 
perder calor e tende a se contrair. Devido às restrições atribuídas pelas barras 
externas, à tensão de compressão é reduzida até tornar-se nula. Acima da 
temperatura ambiente, em virtude da deformação plástica a barra central tornasse 
mais curta do que as externas, com a continuação do resfriamento, tensões de 
tração passam a atuar na barra II até que o limite de escoamento, agora sob 
condições de tração, seja atingido no ponto (D). 
 
Ao final do resfriamento, a temperatura ambiente, como efeito da deformação 
plástica a barra II apresentará um comprimento menor do que as barras I e III, figura 
2.20. 
 
36 
 
Como as barras estão vinculadas pelas bases, as diferenças de tamanho entre elas 
serão acomodadas por deformações elásticas que provocarão tensões residuais. Na 
barra central as tensões serão de tração com valor próximo ao limite de escoamento 
do material (figura 2.19, ponto E) e tensão de compressão nas barras I e III, para 
manter o equilíbrio de forças, com valor igual à metade da tensão da barra central 
considerando que as seções transversais das barras possuam a mesma área. 
 
Figura 2.20 - Aquecimento da barra central. Fonte: Amante, 2006. 
 
A analogia das três barras pode ser usada para entender o desenvolvimento das 
tensões residuais e distorções geradas nos processos de soldagem. A barra central 
pode ser comparada a região da solda que recebe calor diretamente da fonte 
térmica. As barras I e III sofrem efeitos semelhantes a das regiões adjacentes ao 
local afetado diretamente pelo calor. 
 
Baseado nesta análise nota-se que a região da solda, diretamente aquecida, 
apresentará tensões residuais de tração enquanto as regiões vizinhas apresentarão 
tensões residuais de compressão. Podemos apreciar essa analogia na figura 2.21. 
37 
 
 
 
Figura 2.21 - Comparação entre as tensões residuais e a montagem de três barras (A) e as tensões 
residuais longitudinais formadas ao longo da direção transversal y de uma solda de topo (B). 
 Fonte Cabral, 2011. 
 
 
 
A figura 2.22 esboça a evolução das tensões em uma junta soldada em virtude do 
aquecimento não uniforme. No segmento AA’ o material esta livre de tensões, pois 
ainda não foi atingida pelos gradientes térmicos devido à distância do ponto 
considerado em relação à poça de fusão. 
 
Na seção BB’ adjacente à poça de fusão, o material aquecido tenta dilatar-se, porém 
é restringido pelas áreas menos afetadas pelo calor, originando tensões de 
compressão próximas ao metal de solda e tensões de tração nas regiões um pouco 
mais afastadas - que não sofreram fusão durante a soldagem. Quando o limite de 
escoamento do material é alcançado à parte aquecida sofre deformação plástica em 
compressão. Na poça de fusão as tensões são inexistentes, pois o material ainda 
encontra-se na fase líquida. 
 
Após solidificação e resfriamento da solda o material passa a contrair-se, porém é 
outra vez impedido pelas regiões mais frias do metal de base, que ficam em locais 
mais afastados da zona fundida. Desde modo na seção CC’ surgem tensões de 
tração junto ao metal de solda e tensões compressivas nas áreas mais afastadas 
38 
 
Essas tensões aumentam de intensidade induzindo o escoamento da região 
aquecida. 
 
Após o resfriamento da peça, representado pela seção DD’, as tensões residuais na 
região central da solda atingem coeficientes próximos ao limite de escoamento do 
material. 
 
 
 
Figura 2.22 - Desenvolvimento de tensões residuais longitudinais durante a soldagem. Fonte: Cabral, 
2011. 
 
 
2.4.2 Tensões residuais de soldagem 
 
 
No processo de soldagem por fusão a fonte de calor é fornecida pelo arco elétrico, 
este é resultante de uma descarga elétrica através de um meio ionizado a elevada 
temperatura produzindo eficácia térmica necessária para causar fusão localizada e 
posterior união das peças (MARQUES, 2005). 
 
A fusão do metal de base ocorre em região devidamente preparada para conter a 
solda - chamada de chanfro, a fusão ocorre simultaneamente no metal de base e no 
metal de adição formando a poça de fusão que após a solidificação constitui a junta 
soldada. A execução da soldagem implica no uso de elevada quantidade de calor 
39 
 
imposta a uma pequena quantidade do material ocasionando alterações de 
propriedades na zona fundida, zona termicamente afetada. 
 
· Zona fundida (ZF): (região que sofreu fusão durante a soldagem); 
 
· Zona termicamente afetada (ZTA): região do metal de base que não foi 
fundida durante a soldagem, mas cujas propriedades mecânicas e 
microestruturais foram alteradas devido à geração de calor imposta pela 
soldagem; 
 
· Metal de base (MB): porção da peça a ser soldada (FBTS, 2003). 
 
A figura 2.23 exibe as regiões presentes em uma solda soldada. 
 
 
 
Figura 2.23 - Regiões da junta soldada. Fonte: adaptado de Modenesi, 2008. 
 
 
A figura 2.24 apresenta diversos tipos de chanfro usados em junta de topo. 
 
 
Figura 2.24 – Alguns tipos de chanfros usados em junta de topo. Fonte: adaptado de Modenesi, 2008. 
40 
 
2.4.3 Fonte de tensões residuais na soldagem 
 
As tensões residuais na soldagem são tensões internas em 
equilíbrio que permanecem no material após a execução da 
operação de soldagem. Estas tensões são geradas por 
escoamentos parciais localizados que ocorrem durante o ciclo 
térmico da soldagem. Podem ser tanto trativas como 
compressivas, dependendo da região considerada (zona 
fundida, zona afetada pelo calor, material de base) e de 
alguns fatores tais como aporte térmico, pré-aquecimento, 
grau de restrição da junta, quantidade de passes de solda, 
velocidade de soldagem, etc. (MARQUEZE, 2002). 
 
Segundo Stefen (2008) e Gurova (2006) os principais efeitos produzidos pela 
soldagem são regidos por três aspectos termo-mecânicos: 
 
· Contração, no resfriamento, de áreas que foram desigualmente aquecidas e 
plastificadas durante a soldagem; 
 
· Resfriamento superficial mais elevado em relação a outras áreas; 
 
· Transformação de fase com distintas propriedades termomecânica para cada 
fase do material. 
 
 
2.4.3.1 Contração de regiões diferentemente aquecidas e plastificadas 
durante a soldagem 
 
Normalmente a principal fonte de tensão residual é a contração no resfriamento de 
áreas diferentemente aquecidas e plastificadas durante a soldagem. A intensidade 
de tensões também está relacionada ao grau de restrição na direção considerada. 
 
Inicialmente a região aquecida apresenta baixa tensão de escoamento a quente, o 
material passa a deformar-se plasticamente. Com continuação do resfriamento e 
consequente diminuição da temperatura, a tensão de escoamento que era baixa 
começa a elevar-se, fazendo com que a região ao contrair-se passe a se opor a 
41 
 
deformação plástica a tração. Esse processo instala tensões residuais trativas na 
região que foi aquecida e tensões compressivas nas regiões menos afetadas pelo 
calor (Ribeiro, 2000). 
 
Em decorrência dessas ações as peças não dispõem de rigidez suficiente e se 
deformam tendendo aliviar o nível das tensões residuais. As deformações são 
proporcionais à extensão da zona plastificada (GUROVA, 2006). 
 
 
2.4.3.2 Resfriamento superficial mais elevado em relação ao restante da 
espessura. 
 
O resfriamento mais intenso na superfície do material em relação ao restante da 
espessura faz com que apareçam tensões residuais. Isso ocorre, pois além da 
diferençade temperatura nas orientações longitudinais e transversais, também, 
existirá outro gradiente térmico na espessura da peça soldada, assim o resfriamento 
acontece de forma não homogênea ao longo da profundidade. Essa diferença de 
temperatura poderá acarretar deformação plástica localizada e, por conseguinte, 
tensões residuais ao longo da espessura. Em chapas espessas esses efeitos podem 
causar alto nível de tensões residuais quando a variação de temperatura ao logo da 
espessura for elevada e o limite de escoamento for baixo para esta faixa de 
temperaturas (ESTEFEN, 2008). 
 
 
2.4.3.3 Transformação de fase 
 
As mudanças de fase que ocorrem na soldagem geram tensões devido à ampliação 
de volume que ocorre durante a transformação da austenita para ferrita, bainita, 
perlita ou martensita. De tal modo, em uma junta soldada, a região da (ZTA) que 
passa por transformações microestruturais apresentará tendência a expandi-se, 
porém ficará impedida pelo restante do material mais frio e não transformado. Esses 
efeitos geram tensões residuais de compressão na região transformada (ESTEFEN, 
2008). O estado de tensões na região do cordão de solda também está relacionado 
às condições de resfriamento e espessura das estruturas soldadas. 
42 
 
2.5 Fatores que afetam desenvolvimento das tensões residuais 
 
 
Okumura (1982) e FBTS (2003) descrevem os principais elementos que contribuem 
no desenvolver das tensões residuais: 
 
· Tensão de escoamento do material e seu comportamento em relação à 
temperatura. 
 
· Temperatura máxima de aquecimento: Esse item varia com a temperatura 
inicial da peça e está diretamente ligada à energia de soldagem que é 
representada pela razão entre a quantidade de energia dispêndida na 
soldagem e a velocidade de avanço da poça de fusão. Nota-se que quanto 
maior é a temperatura atingida, maior é a extensão da zona termicamente 
afetada. 
 
· Velocidade de resfriamento: Esse dado varia inversamente com a 
temperatura inicial da peça soldada e com a energia de soldagem. A 
espessura do componente também interfere neste item, peças espessas 
apresentam maior velocidade de resfriamento. 
 
A velocidade de resfriamento constitui um parâmetro essencial na 
determinação das microestruturas em materiais que podem sofrer 
transformações de fase durante o resfriamento. 
 
· Vinculação externa (restrições): eleva-se o nível de tensões internas ao 
restringir as possibilidades de deformação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
43 
 
2.6 EFEITOS DAS TENSÕES RESIDUAIS EM COMPONENTES SOLDADOS. 
 
Modenesi (2008) expõe os principais efeitos da presença de tensões residuais em 
componentes soldados: 
 
 
2.6.1 Flambagem 
 
Componentes estruturais submetidos a cargas de compressão podem falhar por 
flambagem, particularmente quando possuir um comprimento muito maior que as 
dimensões transversais ou estiver submetidos a cargas fora de centro. Essa 
circunstância advém da deflexão lateral ( do componente submetido à 
compressão. Quando o valor crítico é atingido ocorre à falha instável do 
componente, geralmente esse fato acontece com uma carga menor que o limite de 
escoamento do material. 
 
Sendo as tensões residuais de compressão em regiões mais afastadas da solda (e 
de tração próximo desta), as tensões residuais nessas regiões podem reduzir a 
resistência à flambagem de estruturas soldadas. A figura 2.225 apresenta um 
exemplo de flambagem de uma coluna. 
 
 
Figura 2.25– Flambagem de uma coluna. Fonte Modenesi, 2008. 
 
 Em chapas e outros componentes soldados de pequena espessura, a resultante 
das tensões térmicas e residuais pode provocar distorção por flambagem tornando 
irregular o aspecto da junta. 
44 
 
2.6.2 Falha por Fadiga 
 
Fadiga é um tipo comum de falha em componentes mecânicos submetidos a 
tensões que mudam com o tempo. A falha se inicia com uma trinca que pode estar 
presente no material por efeitos de processos de fabricação ou pode surgir ao longo 
do tempo em regiões sujeitas a concentrações de tensões. 
 
A fratura por fadiga geralmente acontece pela nucleação e crescimento de trincas 
devido a tensões de tração variáveis, comumente de magnitude inferior ao limite de 
escoamento. 
 
Conforme relatada anteriormente, tensões residuais de compressão presente na 
superfície de uma peça atenuam a oportunidade de iniciação de trincas de fadiga, 
pois a tensão compressiva tende a diminuir o efeito da tensão de tração reduzindo a 
possibilidade de formação e crescimento das trincas. Opostamente um componente 
com presença de tensão residual de tração pode oferecer um efeito danoso no 
comportamento à fadiga, visto que a tensão trativa pode contribuir na formação e 
ampliação de trincas. 
 
 “De modo geral, pode dizer que o limite de fadiga de uma junta soldada diminui na 
presença de tensões de tração, na direção do carregamento, e aumenta, se as 
tensões residuais forem de compressão [...]” (OKUMURA, 1982). Assim julga-se que 
as tensões residuais afetem o limite de fadiga, devido à alteração no valor médio da 
tensão de solicitação. 
 
O notório deste contexto é que o efeito das tensões benéfico ou maléfico depende 
de fatores como intensidade, tipo e direção, tanto da tensão residual como da tensão 
atuante na estrutura. 
 
 
 
 
 
 
45 
 
2.6.3 Fratura Frágil 
 
A fratura frágil é caracterizada pelo rompimento de materiais com pouca ou 
nenhuma deformação plástica. O evento pode ocorrer com níveis de tensão 
relativamente baixos, inferiores ao limite de escoamento do material ou da tensão de 
trabalho de forma inesperada e rápida (Okumura, 1982). 
 
A ocorrência é favorecida pela existência de determinados fatores como: 
concentradores de tensão (trincas, inclusões, falta de fusão), baixa temperatura, 
elevada taxa de deformação, microestrutura com baixa tenacidade, granulação 
grosseira ou com precipitados. 
 
Vários destes fatores podem estar presentes nas estruturas soldadas e tensões 
residuais agregadas na junta soldada podem ser elevadas ou podem se acrescentar 
às tensões externas. A associação destes fatores pode contribuir para ocasionar a 
fratura frágil; devido a este fato em vários casos componentes soldados precisam 
ser tratados termicamente para alívio de tensões residuais e/ou refino da estrutura. 
 
 
2.6.4 Formação de Trincas em Soldas 
 
 
Constantemente trincas são desenvolvidas em soldas, essa fissuras podem ser 
associadas a solicitações, ou seja, tensões mecânicas de tração e a incapacidade 
do material acomodar estas solicitações deformando-se plasticamente. 
 
A fragilização da zona fundida e de regiões adjacentes pode ocorrer durante e após 
a soldagem por vários motivos tais como: formação de filme líquido em contornos de 
grão a alta temperatura, presença de hidrogênio dissolvido no material, crescimento 
de grão, precipitações, etc. 
 
 
 
 
 
46 
 
2.7 DISTORÇÕES 
 
 
As distorções, designadas imperfeições geométricas, são alterações de forma e 
dimensão que ocorrem em componentes submetidos a determinados procedimentos 
construtivos. 
 
No processo de soldagem, distorções são resultantes da aplicação não uniforme de 
calor. O gradiente de temperatura procria as tensões térmicas, pois os fenômenos 
de expansão térmica e contração ficam restringidos pelas áreas pouco aquecidas e 
consequentemente acontecem deformações plásticas (MODENESI, 2011; 
OKUMURA, 1982). 
 
Afigura 2.26 apresenta componentes com distorções geométricas após etapa de 
soldagem. 
 
 
 
 
Figura 2.26 - Distorções em componentes após soldagem. Fonte: Amaral, 2006. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
47 
 
2.7.1 Tipos de distorções 
 
 
As distorções são caracterizadas em relação a sua característica, sendo 
classificadas em seis tipos (MASUBUCHI, 1980, apud AMANTE, 2006). 
 
· Contração longitudinal, 
· Contração transversal, 
· Distorção angular, 
· Distorção rotacional,· Distorção de flambagem, 
· Distorção de flexão. 
 
 
 
 
 
 
 
Contração Transversal Distorção de 
Flambagem 
Contração Longitudinal 
 
 
 
Distorção Angular em 
junta de topo 
Distorção Angular 
em junta de angulo 
Distorção de Flexão 
 
 
 
Distorção Rotacional 
 
 
Distorção Rotacional 
Figura 2.27 – Tipos de distorções. Fonte: Modenesi, 2011. 
48 
 
Okumura (1982) e Guimarães Soares (2006) relatam alguns fatores que influenciam 
nas distorções residuais: insumo de calor, o processo de soldagem, temperatura 
inicial da chapa, espessura e geometria da junta, número de passes de solda, 
sequencia de soldagem, projeto da junta, tensões internas, propriedades do metal 
de base e presença de dispositivos restritivos. 
 
As imperfeições mais frequentes encontradas na construção naval e offshore são a 
distorção de flambagem e a distorção angular. Entre os efeitos gerados pelas 
distorções pode-se mencionar o desalinhamento de componentes estruturais, 
grande quantidade de retrabalho para correção das imperfeições, aumento de 
custos, redução da eficiência de produção, imprecisão do produto final e detrimento 
de resistência estrutural (AMARAL, 2004). 
 
As distorções inseridas em componentes oceânicos devido aos processos de 
fabricação têm efeito negativo em relação à resistência limite das estruturas, pois 
podem oportunizar falhas por flambagem. Esse tipo de falha acontece por 
instabilidade estrutural quando é atingida uma carga crítica em compressão axial. 
Normalmente a tensão crítica em que ocorre á falha é inferior à tensão de 
escoamento do material (AMANTE, 2006). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
49 
 
2.8 MÉTODOS PARA MEDIÇÃO DAS TENSÕES RESIDUAIS 
 
Existem diversas técnicas para medir tensões residuais, a escolha da técnica 
adequada deve levar em consideração características do material como: isotropia, 
composição química, homogeneidade, geometria e espessura do material. Também 
são observados aspectos relacionados ao método de medição escolhido, tais como: 
complexibilidade e custo total na utilização, possibilidade de uso no campo, 
intervenção destrutiva ou não destrutiva, etc. (COSME SOARES, 2003). 
 
O uso dessas técnicas produzem benefícios, pois o conhecimento da distribuição e 
magnitude das tensõe possibilita fazer estimativas sobre a resistência estrutural, 
visto que as tensões e às distorções residuais constituem um sério problema na 
construção naval (Amante, 2006). 
 
Gurova (2006) e Cosme Soares (2003) relatam que os métodos para determinação 
de tensões residuais podem ser classificados em dois grupos: 
 
· Métodos destrutivos: se distinguem por realizar medições com aplicação de 
destruição parcial ou total da peça; 
 
· Métodos não destrutivos: não retira material da peça e não altera a 
integridade ou funcionamento da estrutura analisada. 
 
Entre os métodos destrutivos pode-se destacar a técnica do furo cego, a remoção de 
camadas e o seccionamento. Há exemplo de métodos não destrutivos destacam-se 
a técnica de ultra-som, difração de raio-X e técnicas magnéticas. 
 
Cada técnica possui suas particularidades, vantagens e restrições, cabe ao analista 
de tensão eleger o método adequado para uma aplicação correta em cada caso 
(COSME SOARES, 2003). 
 
É conveniente lembrar que além do uso destes métodos, também são utilizados 
inúmeros programas de elementos finitos para fazer simulações numéricas do 
comportamento estrutural. 
50 
 
2.9 ALÍVIO DE TENSÕES RESIDUAIS E CONTROLE DE DEFORMAÇÕES 
 
 
2.9.1 Alívio de tensões residuais 
 
O grau de tensões residuais e distorções presentes em uma junta soldada podem 
ser amenizados adotando procedimentos na fase de elaboração do projeto, durante 
e após o término da soldagem. 
 
A redução da quantidade de calor fornecido à junta e a diminuição da quantidade de 
metal depositado podem contribuir para amortizar os níveis de tensões. A redução 
de volume depositado pode ser obtida adequando o formato do chanfro, 
normalmente reduz-se o ângulo do chanfro ou adota-se chanfro simétrico para evitar 
a deposição excessiva de material. A diminuição no volume de metal depositado 
resultará em subtração do calor transferido à peça e por seguinte em diminuição dos 
coeficientes de tensão residual e de distorção da junta (MODENESI, 2008). 
 
A figura 2.28 e 2.29 apresentam partes de um chanfro e um chanfro simétrico. 
 
 
 
Figura 2.28 – Ângulo do chanfro ( ), ângulo do bisel ( ), (S) nariz. Fonte: Modenesi, 2008. 
 
- Ângulo do chanfro: ângulo integral entre as bordas preparadas dos componentes. 
- Ângulo do bisel: ângulo formado entre a borda preparada do componente e um plano perpendicular 
à superfície do componente. 
- Nariz: Parte não chanfrada de um componente da junta 
 
 
Figura 2.29 – Chanfro simétrico. Fonte: Modenesi, 2008. 
51 
 
Assim diferentes medidas podem utilizadas para reduzir tensões, mas é fundamental 
perceber que os resultados de tensões e distorções encontrados em uma estrutura 
são intrínsecos a diversas insídias atribuídas a peça, que compreendem desde o 
projeto da estrutura soldada, o tipo de material base e todos os processos aplicados 
durante a fabricação e as práticas aplicadas durante e após a soldagem. 
 
A conjuntura que envolve o tema é complexa, diversos aspectos devem ser 
considerados para definir o melhor modo de obter uma estrutura soldada com 
reduzidos níveis de tensões residuais e distorções. Métodos térmicos e/ou 
mecânicos podem ser aplicados para alívio de tensões residuais, sendo o 
tratamento térmico de recozimento muito utilizado. O aproveitamento de técnicas é 
feito considerando particularidades de cada caso (OKUMURA, 1982). Os métodos 
mais utilizados são evidenciados na tabela I. 
 
Procedimento Descrição Características Limitações 
(a) 
Martelamento 
Martelamento do metal 
depositado e de suas 
adjacências durante ou 
após a soldagem 
Método simples pode 
causar refino do grão 
Inadequado para 
materiais de baixa 
ductilidade 
Encruamento 
A junta soldada é 
deformada 
plasticamente pela 
aplicação de cargas de 
tração 
Bastante eficiente para 
tanques esféricos e 
tubulações 
Inadequado para 
estruturas complicadas 
pela dificuldade de 
aplicar tensões 
uniformes 
Vibração 
Vibrações são aplicadas 
na estrutura causando 
uma ressonância de 
baixa frequência o que 
ocasiona deformação 
plástica parcial da 
estrutura e alívio de 
tensões 
Operação simples 
Inadequado para chapas 
grossas ou grandes 
estruturas. Alívio de 
tensões não é uniforme 
(b) 
Recozimento 
para alívio de 
tensões 
Aquecimento a 600-
700°C (aços ferríticos) 
seguido de resfriamento 
lento. Pode ser local ou 
total. 
Muito utilizado e 
bastante eficiente 
Inaplicável para grandes 
estruturas e difícil de ser 
executado no campo. 
Custo elevado. 
Recozimento 
a alta 
temperatura 
Aquecimento a 900-
950°C (aços ferríticos) 
seguido de resfriamento 
lento. Pode ser local ou 
total. 
Podem eliminar 
completamente as 
tensões residuais 
Inaplicável para grandes 
estruturas e difícil de ser 
executado no campo. 
Custo muito elevado. 
Alívio de 
tensões a 
baixas 
temperaturas 
Aquecimento do local da 
solda a 150-200°C em 
uma largura total de 
 60 a 130 mm. 
Adequado para grandes 
estruturas 
O alívio de tensões é 
baixo. 
 
(a) Processos mecânicos (b) Processos térmicos 
Tabela I - Métodos para aliviar tensões residuais. Fonte: Okumura (1982), apud Modenesi, 2008. 
52 
 
2.9.2 Controle de deformações 
 
As deformações decorrentes do processo de soldagem depreciam a precisão e a 
aparência dos componentes soldados, além de influenciar na redução da resistência 
estrutural. A remoção dessas distorções é bastante onerosa, tanto em termos de 
tempo na execução da tarefa como em mão de obra capacitada. Dessa forma é 
preferível adotar medidas que reduzam ou impeçam as distorçõesa executar 
correções após soldagem (OKUMURA, 1982). 
 
Modenesi (2008), FBTS (2003) e outros relatam diversas medidas que podem ser 
empregadas para reduzir a distorção em soldagem. As técnicas podem ser 
administradas em distintas fases: elaboração do projeto e fabricação das juntas 
durante a após etapa de soldagem. 
 
 
2.9.2.1 Medidas preventivas adotadas no projeto de estruturas soldadas 
 
a) Posicionar soldas próximas à linha neutra ou em posições simétricas 
em relação à linha neutra: 
Quanto mais próxima do eixo neutro encontrar-se a solda, menor é o efeito “braço 
de alavanca” das forças de contração para puxar o perfil fora de seu alinhamento, 
com esse método a distorção final tende a ser minimizada. Soldas efetuadas 
distantes do eixo neutro podem ter a distorção minimizada pela deposição de outra 
soldagem no lado oposto do eixo neutro. Quando este método for possível às soldas 
carecem ser executadas alternadamente em lados opostos para balancear a força 
de contração (www.iem.unifei.edu.br/professores/edmilson). 
 
. 
Figura 2.30 - Exemplos de posicionamento de solda. Fonte: 
http://www.iem.unifei.edu.br/professores/edmilson/Distortion35.pdf, acessado em 10 out. 2012. 
53 
 
b) Reduzir o volume de metal de solda: 
 
Utilizar chanfros que necessitem de menor deposição de metal de solda como 
chanfros simétricos com menor ângulo de chanfro e chanfros tipo J, U, duplo V, 
promovem uma diminuição do volume de material de solda propiciando a redução de 
calor alienado na peça, de modo a contribuir na redução das tensões residuais e por 
seguinte das distorções (figura 2.31). Também é indicada a redução do número de 
passes de solda (MODENESI, 2008). 
 
 
 
Figura 2.31 - Redução da distorção angular devido à redução do volume do metal de solda. Fonte: 
http://www.iem.unifei.edu.br/professores/edmilson/Distortion35.pdf, acessado em 10 de out 2012. 
 
 
A figura 2.32 apresenta distorções angulares em solda de topo em uma liga de 
alumínio com múltiplas espessuras. A severidade da distorção aumenta com 
ampliação na espessura da peça por ocasião da quantidade de metal de solda 
depositado e consequentemente maior contração durante a solidificação (CABRAL, 
2011). 
 
Figura 2.32 - Distorção angular em junta de topo. Fonte: Kou, 2003, apud Cabral, 2011. 
 
54 
 
Outras medidas que podem ser adotadas são projetar estruturas com menor 
quantidade possível de soldas, utilizando para isso perfis com dobra ou um perfil 
laminado padrão (l, T, U, L, etc.) e especificar dimensões de soldas com menor 
tamanho possível, mas compatíveis com as solicitações existentes (MODENESI, 
2008). 
 
 
2.9.2.2 Técnicas preventivas de fabricação aplicadas durante a soldagem 
 
 
a) Aplicar sequência adequada de soldagem 
 
A escolha de técnicas adequadas é crucial para minimizar distorções, uma 
sequencia de soldagem bem planejada envolve uma distribuição do metal de solda 
em pontos distintos da montagem, de modo que a contração num ponto se 
contraponha as forças de contração de soldas já executadas. O uso de chanfro 
simétrico onde à soldagem alternada é realizada em ambos os lados da linha neutra 
configura um bom exemplo do uso desta técnica (FBTS, 2003). O intuito dessa 
sequência é o balanceamento das contrações por via da interação dos passes, tal 
balanceamento permite uma menor distorção devido à compensação alcançada 
entre os passes de solda (figura 2.33 e 2.34). 
 
 
 
 a) b) 
Figura 2.33 - Junta de topo - chanfro simétrico com múltiplos passes. a)equência de soldagem 
realizada de forma incorreta com presença de distorção angular; b)Solda balanceada livre de 
distorções. Fonte: http://www.iem.unifei.edu.br/professores/edmilson/Distortion35.pdf, acessado em 
10 de out 2012. 
55 
 
 
 
Figura 2.34 - Uso de chanfro simétrico. Fonte: Acesita- Orientações Práticas de 
Soldagem em Aço Inox, 1999. 
 
 
Adotar uma sequencia de soldagem sugere aplicar tensões térmicas originadas no 
processo para promover um efeito esperado. O balanceamento proporciona um 
equilíbrio de esforços que tende minimizar a deformação após soldagem, 
principalmente a distorção angular. O uso de mais de um soldador iniciando a 
soldagem no mesmo ponto e seguindo em direções opostas também pode ser uma 
possibilidade para reduzir as distorções (MODENESI, 2008). 
 
Outra técnica utilizada para diminuir as distorções é a soldagem com passe a ré, 
neste método, trechos do cordão de solda são executados em sentido oposto ao da 
progressão da soldagem, de forma que cada trecho termine no início do anterior 
formando um único cordão (FBTS, 2003). A figura 2.35 apresenta a evolução do 
cordão de solda com uso da técnica passe a ré, geralmente aplicado com passe 
simples. 
 
Figura 2.35 - Soldagem com técnica de passe a ré. Fonte: Acesita- Orientações Práticas de 
Soldagem em Aço Inox, 1999. 
 
 
Usar solda intermitente, quando possível, também é uma maneira de minimizar a 
distorção diminuindo a quantidade de metal de solda depositado. O uso dessa 
técnica para soldar reforços em chapas, reduz o volume de metal de solda em até 
56 
 
75% sem comprometer a eficiência da rigidez proporcionada (FBTS, 2003). Diminuir 
a abertura de raiz, desde que a solda possa ser executada satisfatoriamente, 
também contribui na redução do volume de metal de solda depositado. 
 
Afigura 2.36 apresenta exemplos de soldas intermitentes em junta de ângulo. 
 
 
 
 
Figura 2.36 - Soldagem intermitente em junta de ângulo em ‘T’. Fonte: Acesita- Orientações Práticas 
de Soldagem em Aço Inox, 1999. 
 
 
Teng et al (2003), apud Guimarães Soares (2006) relata o resultado da sequencia 
de soldagem em relação as tensões residuais através de análise de elementos 
finitos. Estas considerações foram feitas para casos típicos usando soldagem de 
topo com passe simples e passes múltiplos. A soldagem com passe simples foi feita 
de três modos: progressiva, passe a ré e simétrica, conforme sequencia 
apresentada na figura 2.37, dentre as sequencias citadas a soldagem simétrica 
apresentou melhor resultado com menor índice de tensão residual longitudinal. 
 
O estudo mostrou que realizar soldas simétricas, facilita a distribuição homogênea 
de calor de forma a conter o resfriamento nas áreas inicialmente aquecidas. Esse 
fato retarda o processo de contração, permitindo posteriormente controlar a 
contração de todo corpo em resfriamento. 
57 
 
 
Figura 2.37 – Três sequencias de soldagem utilizada em junta de topo com passe simples. Fonte: 
Guimarães soares, 2006. 
 
 
A figura 2.38 apresenta o efeito da tensão residual de acordo com as sequencias de 
soldagens aplicadas. 
 
 
 
 
Figura 2.38 – Efeito da tensão residual longitudinal para as sequencias de soldagem aplicada 
(progressiva, simétrica e passe a ré). Fonte: Teng et al. 2003, apud Guimarães Soares, 2006. 
 
 
58 
 
Na soldagem de topo com múltiplos passes, também relatada por Teng et al (2003), 
apud Guimarães Soares (2006), foi utilizada modos distintos aplicando três 
sequencias de soldagem apresentadas na figura 2.39. Entre essas a opção (A) 
apresentou o melhor resultado com menor índice de tensão residual transversal 
após soldagem. 
 
Para este caso a repartição equilibrada de passes propicia a redução na geração de 
tensão ao longo da soldagem ao suavizar as contrações e agir como um tratamento 
térmico de pré-aquecimento e pós-aquecimento ao distribuir o calor em ambos os 
lados da junta. 
 
A figura 2.39 apresenta a sequencia de soldagem com múltiplos passes de solda e a 
figura 2.40 exibe uma demonstração dos efeitos da tensão residual transversal para 
as três sequências de soldagem (A, B e C) 
 
 
 
Figura 2.39 – Sequencia de soldagem de topo com múltiplos passes. Fonte: Guimarães soares, 2006. 
 
 
59 
 
 
 
Figura 2.40 – Efeitos da tensãoresidual transversal para as três sequências de soldagem (A, B e C). 
Fonte: Teng et al. 2003, apud Guimarães Soares, 2006. 
 
 
 
b) Uso de Restrições 
 
De acordo com o tipo de projeto, é necessário utilizar dispositivos de restrição 
durante a soldagem, à finalidade é reduzir as distorções mantendo a peça na 
posição correta, sob-restrição, minimizando a movimentação enquanto se realiza a 
soldagem. 
 
A contração longitudinal em solda de topo, especialmente em soldagem de 
estruturas de chapas finas, costumam provocar o abaulamento ou curvamento das 
peças. O uso de reforços longitudinais soldados em ambos os lados do cordão são 
eficazes na prevenção desta deformidade, a localização dos reforços deve ser 
colocada em distância suficiente na junta para não causar interferência no momento 
da soldagem (www.iem.unifei.edu.br). 
 
No entanto deve-se ter atenção, pois o uso desse recurso reduz as imperfeições, 
porém o nível de tensões depende do grau de restrição da estrutura, na direção 
considerada, e um elevado nível de tensões residuais pode ocasionar trincas. 
60 
 
Quando o tipo de material é mais susceptível a ocorrência de trincas, a utilização de 
uma sequência de soldagem adequada e de pré-aquecimento podem reduzir este 
risco. A realização de um procedimento de alívio de tensões antes da remoção da 
restrição, também contribui para reduzir o nível de tensões. Normalmente a restrição 
aplicada à junta de solda é integral na direção longitudinal, limitando a deformação 
angular da junta soldada (GUROVA, 2006; www.iem.unifei.edu.br). 
 
Diversos são os dispositivos utilizados para promover a restrição de estruturas, os 
dispositivos auxiliares de fixação e montagem não devem ser removidos por 
impacto. As figuras 2.41 e 2.42 apresentam alguns desses dispositivos. 
 
 
 A) B) C) 
 
Figura 2.41 – Técnicas de restrições: A) Suporte completamente soldado. (B) Grampo fixado por 
parafuso. C) Suportes com cunha. Fonte: 
http://www.iem.unifei.edu.br/professores/edmilson/Distortion35.pdf, acessado em 10 de out 2012. 
 
 
 
 
Figura 2.42 - Exemplo de fixação da peça de trabalho através de cunhas e “cachorros” – Fonte: 
Soares, 2006, apud Cabral, 2011. 
 
O grampeamento de dois componentes idênticos geminados é outra técnica de 
montagem, a soldagem dos componentes pode ser balanceada em torno do eixo 
neutro da montagem combinada (figura 2.43). Recomenda-se que a montagem seja 
61 
 
submetida a um tratamento de alívio de tensão antes da separação dos 
componentes (www.iem.unifei.edu.br). 
 
 
 
(A) (B) 
Figura 2.43 – Dispositivo dorso a dorso - aplicada em soldagem de peças idênticas montada uma 
sobre a outra. Fonte: Acesita- Orientações Práticas de Soldagem em Aço Inox, 1999. 
 
 
Algumas técnicas aplicam a pré-deformação na estrutura para garantir a precisão 
dimensional (figura 2.45). A pré-deformação necessária para que a contração puxe a 
chapa no alinhamento pode ser determinada por soldas experimentais. 
 
 
Figura 2.44 – Peças acopladas com pré-deformações. Fonte: 
http://www.iem.unifei.edu.br/professores/edmilson/Distortion35.pdf, acessado em 10 de out 2012. 
 
Outro método usado para controlar as distorções é o pré- encurvamento das peças, 
esta técnica oferece um bom exemplo do uso de forças mecânicas oposta para 
interagir com a deformação resultante da soldagem (figura 2.46). O topo da solda 
que conterá o maior volume de metal de solda é esticado ao encurvar as chapas; 
após a soldagem quando os grampos são retirados, as chapas retornam a forma 
plana permitindo a solda aliviar as tensões de contração longitudinal endireitando-se 
e diminuindo seu comprimento (FBTS, 2003). 
62 
 
 
 
Figura 2.45 – Pré-encurvamento de chapas. Fonte: Acesita- Orientações Práticas de Soldagem em 
Aço Inox, 1999. 
 
 
c) Enrijecimento de juntas soldadas (reforços) 
 
Conforme mencionado no início deste tópico à utilização de reforços são eficazes na 
redução das distorções, Tsai e Cheng (2003), apud Picanço (2010) relata o processo 
de enrijecimento de juntas soldadas para diminuir a incidência de distorções em 
estruturas metálicas pelo uso de um método conhecido com (JRM). 
O método de Joint Rigidity Method (JRM) é uma das técnicas desenvolvida para 
determinar as sequencias ótima de soldagem de forma a minimizar as distorções. O 
procedimento consiste essencialmente em iniciar a soldagem dos enrijecedores a 
partir do ponto mais rígido do painel a ser soldado, ou seja, do centro para a 
extremidade, balanceando as forças de contração da solda. 
 [...] Vários fatores podem influenciar a estratégia de controle 
podendo ser categorizado pelas variações de desenho e o 
processo relacionado. A significância das variáveis relacionadas 
com o desenho inclui os detalhes da junta soldada, espessura das 
chapas, se a junta apresenta varias placas de espessuras 
diferentes, espaçamento dos reforços, números de reforços, tipo 
de construção, condições de restrição mecânica, sequencia de 
montagem e planejamento da construção. Importantes variáveis 
são devidas ao processo de soldagem, calor imposto, velocidade 
de propagação e sequencia de soldagem (TSAI E CHENG, 2003, 
apud PICANÇO, 2010). 
 
A figura 2.47 apresenta um esquema de painel enrijecido montado e uma sequência 
ótima de soldagem obtida pelo método de rigidez da junta (JRM). 
63 
 
 
a) b) 
 
Figura 2.46 – (A) Esquema do painel enrijecido montado. (B) Sequência ótima de soldagem obtida 
pelo método de rigidez da junta (JRM). Fonte: Tsai e Cheng, 1999, apud Cabral, 2011. 
 
 
 
2.9.2.3 Correção das distorções residuais após soldagem 
 
Todo empenho deve ser feito para evitar distorções, no entanto nem sempre é 
possível evitar distorções durante a fabricação, nesta ocasião são empregadas 
várias técnicas de correção. A remoção de distorções residuais de soldagem 
consiste basicamente em alongar as áreas contraídas e contrair as regiões 
alongadas (OKUMURA, 1982). 
 
Os procedimentos de remoção são classificados basicamente em dois grupos: 
· Métodos mecânicos: consiste em induzir tensões de compressão na estrutura, 
de forma que a solda escoe plasticamente aliviando as tensões internas 
(CABRAL, 2011). 
 
· Métodos térmicos: consiste em aplicar calor na estrutura soldada. A forma de 
aquecimento depende de muitos fatores como composição química do 
material, espessura da peça, tipo de distorção, etc. 
 
64 
 
A figura 2.47 apresenta alguns destes métodos para remoção de distorções. 
 
 
 
 
Figura 2.47 - Métodos de remoção das distorções. Fonte: (modificado) Okumura, 1982. 
 
 
 
A técnica de aquecimento pode ser aplicada em diferentes formatos: pontos, linha 
ou em forma de cunha. O tamanho da região aquecida varia de acordo com as 
características de cada peça: espessura, tamanho e dimensão da distorção. 
 
O aquecimento em linhas é usado para corrigir distorções angulares em juntas de 
topo ou filete. Para remover distorções longitudinais como mostra a figura 2.49 é 
usado o aquecimento em forma de cunhas. Outra técnica aplicada é o método 
combinado que utiliza o ajustando do aquecimento com a pressão aplicada através 
Métodos de 
Remoção das 
Distorções 
Residuais 
Remoção a 
quente 
Por 
aquecimento 
localizado 
Aquecimento 
por pontos 
Aquecimento 
Resfriamento 
ao ar 
Linhas de 
aquecimento 
Aquecimento 
Resfriamento 
ao ar 
Por 
aquecimento 
com pressão 
Vinculação 
Golpes ou 
prensa 
Combinação dos 
métodos de 
aquecimento 
localizado e 
aquecimento com 
pressão 
Remoção a frio 
Martelamento 
Prensagem 
Golpes 
Calandragem 
65 
 
de um método mecânico, geralmente a combinação