01. T-009

AVALIAÇÃO POR ULTRA-SOM DE TRATAMENTO TÉRMICO DE
ALÍVIO DE TENSÕES EM COMPONENTE INDUSTRIAL
Linton Patricio Carvajal Ortega
Universidad de Santiago de Chile, Departamento de Ingenieria Metalúrgica
Alonso de Ercilla # 2961, Ñuñoa, Santiago, Chile
[email protected]
Carlos Alfredo Lamy
Instituto de Engenharia Nuclear (IEN/CNEN)
Via 5, C.P. 68.550, Cidade Universitária, Ilha do Fundão, 21945-970 Rio de Janeiro (RJ), Brasil
[email protected]
Marcelo de Siqueira Queiroz Bittencourt
Instituto de Engenharia Nuclear (IEN/CNEN)
Via 5, C.P. 68.550, Cidade Universitária, Ilha do Fundão, 21945-970 Rio de Janeiro (RJ), Brasil
[email protected]
Marcelo Melo Maraes
Nuclebras Equipamentos Pesados S.A. (NUCLEP)
Av. Gen. Euclides de Oliveira Figueiredo, 200, Brisa Mar, Itaguaí (RJ), Brasil
[email protected]
João da Cruz Payão Filho
Coordenação dos Programas de Pós-graduação de Engenharia (COPPE/UFRJ)
Universidade Federal do Rio de Janeiro, Enga Metalúrgica e de Materiais
Centro de Tecnologia, Sala F-210, C.P. 68.505, Cidade Universitária, Ilha do Fundão, 21945-970 Rio de Janeiro (RJ), Brasil
[email protected]
Resumo: Os processos de fabricação normalmente introduzem tensões internas nos materiais, tornando muitas vezes
necessária, por isso, a realização de tratamento térmico de alívio de tensões (TTAT) em estruturas ou componentes. Esses
tratamentos térmicos são conduzidos sob rigoroso controle da temperatura e do tempo, porém seus resultados nem sempre
são avaliados, seja por motivos técnicos ou financeiros. A técnica ultra-sônica desponta, assim, como uma ferramenta
promissora na avaliação de TTAT. Nesse trabalho foram medidos os tempos de percurso de ondas ultra-sônicas em pontos
próximos a um cordão de solda de uma câmara hiperbárica de aço de alta resistência, de 170mm de espessura, bem como de
uma peça de referência. Esses testes ultra-sônicos foram realizados antes e após um TTAT. Os resultados comprovaram que o
ultra-som é bastante eficiente na avaliação do TTAT, pois é uma técnica de inspeção rápida e não destrutiva, e que ele
poderia, inclusive, servir de ferramenta na determinação do menor tempo e da menor temperatura de TTAT capazes de
proporcionar o alívio de tensões desejado, reduzindo, assim, o consumo de energia.
Palavras-chaves: análise de tensão, ultra-som, tratamento térmico.
1. Introdução
Os processos de fabricação normalmente geram tensões internas nos materiais, o que muitas vezes torna
necessária a realização de tratamento térmico de alívio de tensões (TTAT) em estruturas e componentes. Esses
TTAT, feitos sob critérios rígidos e com severo controle, porém, nem sempre têm seus resultados avaliados, seja
por motivos técnicos ou financeiros. Em vista disso, foi desenvolvida uma técnica de análise de tensões baseada
na variação da velocidade de propagação de onda ultra-sônica (Bittencourt, 2000 (1)). Essa técnica, por ser não
destrutiva, simples, inócua ao operador, rápida e barata, vem despontando como uma poderosa ferramenta na
análise de tensões (Lamy et al., 2002; Bittencourt et al., 2000 (2)). Nesse trabalho, é mostrado como o uso dessa
técnica permite avaliar a eficiência do TTAT em componentes pesados fabricados por soldagem.
2. Revisão bibliográfica
Quando uma onda ultra-sônica se move numa determinada direção em um meio elástico, a sua velocidade de
propagação depende, fundamentalmente, das constantes elásticas de segunda ordem do meio e, portanto, da sua
simetria estrutural. A presença de um estado de tensões elásticas produz pequenas mudanças nesta velocidade de
propagação (fenômeno conhecido como efeito acustoelástico), sendo que, agora, a velocidade de propagação da
onda ultra-sônica depende também das constantes elásticas de terceira ordem. Conseqüentemente, é possível
avaliar o estado de tensões da região percorrida pela onda ultra-sônica medindo a sua velocidade de propagação.
02 a 06 de Junho de 2003 / June 2 to 6 2003
Rio de Janeiro - RJ - Brasil
Utilizando-se as velocidades de propagação das ondas ultra-sônicas longitudinal e transversal num meio
isotrópico livre de tensões cL ( c L = E ρ , onde E é o módulo de Young e ρ a densidade do meio) e cT
( c T = G ρ , onde G é o módulo de cisalhamento do meio), respectivamente, e considerando um estado
generalizado de tensões, demonstra-se que para ondas ultra-sônicas se propagando na direção k de um dos
componentes de tensão principal (Hauk, 1997):
c kk − c L
= K 1σ k + K 2 (σ i + σ j ) ,
cL
c ki − c T
= K 3σ k + K 4 σi + K 5σ j ,
cT
c kj − c T
= K 3σ k + K 5σi + K 4 σ j ,
cT
(1)
(2)
(3)
onde cij é a velocidade da onda de ultra-som se propagando na direção i e polarizada na direção j, σi, σj e σk são
as tensões principais e K1 ... K5 são as chamadas constantes acustoelásticas, que dependem das constantes
elásticas de segunda e terceira ordem. Em aços, K1, K3 e K4 são negativas e K2 e K5 são positivas (Egle, 1978).
Logo, o uso de ondas ultra-sônicas longitudinais ou cisalhantes de incidência normal no modo pulso-eco permite,
em princípio, obter a tensão média através da espessura de materiais com geometria tipo chapa. A principal
desvantagem do uso de ondas longitudinais é que há necessidade de conhecer, com muita precisão, a espessura
do material, o que raramente é possível. A utilização de duas ondas ultra-sônicas cisalhantes com incidência
normal à superfície, polarizadas transversalmente uma em relação à outra (Eq. (2) e Eq. (3)), permite eliminar
esta última limitação. Combinando-se a Eq. (2) com a Eq. (3), obtém-se a Eq. (4).
B=
c ki − c kj
cT
=
t kj − t ki
t ki
= (K 4 − K 5 )(σ i − σ j ),
(4)
onde cT foi aproximada a cki.
A Eq. (4) descreve a diferença fracional de velocidade, causada pela presença do campo de tensões, das duas
ondas ultra-sônicas percorrendo o mesmo espaço. Este fenômeno, denominado birrefringência acústica, deve-se
à polarização perpendicular das duas ondas ultra-sônicas cisalhantes e ao fato do efeito da tensão ser maior sobre
a velocidade de uma onda de ultra-som cuja direção de polarização coincide com a direção da tensão. O efeito da
birrefringência permite caraterizar o estado de tensões em termos da diferença de duas tensões principais.
Uma das vantagens da técnica da birrefringência acústica é que ela não é influenciada nem pela temperatura
nem pela espessura do meio, visto que para obter as tensões é necessário conhecer somente a diferença entre as
velocidades de propagação de duas ondas cisalhantes polarizadas em duas direções perpendiculares entre si.
Como essas velocidades de propagação das ondas de ultra-som são medidas no mesmo ponto da peça e,
praticamente, ao mesmo tempo, elas são influenciadas da mesma forma pela temperatura e/ou espessura.
Variações microestruturais pontuais, como as que ocorrem em grãos, interfaces, segundas fases, precipitados,
interstícios, lacunas e discordâncias, contudo, alteram as constantes elásticas de terceira ordem, modificando,
assim, as constantes acustoelásticas, influenciando a velocidade de propagação da onda de ultra-som na mesma
magnitude que as tensões. Além disso, a presença de textura em metais muda levemente as constantes elásticas
de segunda ordem, produzindo, então, anisotropia acústica. No caso da utilização de ondas cisalhantes de
incidência normal, isto se traduz na existência de birrefringência acústica (B0) associada a leves diferenças nos
módulos de cisalhamento nas direções mutuamente perpendiculares. Assim, a avaliação quantitativa das tensões
não é trivial. É neste contexto que reside a importância de se avaliar o tratamento térmico de alívio de tensões
sem necessidade de uma quantificação absoluta.
3. Materiais e métodos
Foi fabricada uma câmara hiperbárica (Fig. (1)) para a realização de testes de equipamentos submarinos de
grandes dimensões com pressões de até 3.000m de coluna d'água (300bar). Pesando 90,6 ton., essa câmara
hiperbárica, feita de aço de alta resistência, tem espessura de 170mm a 250mm, aproximadamente 2m de
diâmetro interno e cerca de 5m de comprimento. Para avaliar as propriedades mecânicas de suas juntas soldadas,
foi confeccionada uma peça de referência (PR) soldada, utilizando os mesmos metais de base, de adição e
procedimento de soldagem usados na fabricação da câmara hiperbárica. Essa PR e a câmara hiperbárica foram, a
seguir, tratadas termicamente em forno para alívio de tensões. Apesar de terem sido fabricadas com os mesmos
materiais (de base e de adição) e procedimento de soldagem, o estado de tensões na câmara hiperbárica não é
igual àquele presente na peça de referência, visto que esses dois componentes possuem dimensões e geometrias
diferentes. Nesse trabalho foi feita uma avaliação com ultra-som do TTAT realizado nessa câmara hiperbárica e
na peça de referência. Em todos os ensaios ultra-sônicos foi utilizada a técnica pulso-eco. Nesses ensaios,
realizados antes e após o TTAT, foram usados um transdutor de onda cisalhante de incidência normal de
2,25MHz (com 12,5mm de diâmetro, de contato microdot, da Panametrics), acoplante de alta viscosidade para
ondas cisalhantes e um equipamento "Ultrasonic System for Attenuation and Velocity Measurements”, da
Matec. A temperatura ambiente, medida durante a aquisição de todos os sinais ultra-sônicos, esteve sempre na
faixa de 28,5oC a 30oC. Os sinais ultra-sônicos obtidos foram armazenados em um microcomputador para
posterior análise.
Figura 1. Câmara hiperbárica fabricada (com 90,6 toneladas de peso, espessura de 170mm a 250mm,
aproximadamente 2m de diâmetro interno e cerca de 6m de comprimento).
3.1. Câmara Hiperbárica
A avaliação do TTAT com ondas ultra-sônicas cisalhantes foi realizada numa região do corpo da câmara
hiperbárica, próxima à solda da calota, conforme mostra a Fig. (2), onde a espessura da parede é 170mm. Não foi
possível obter sinais ultra-sônicos bem definidos nos pontos 1 (calota ) e 2 (cordão de solda), possivelmente
devido à falta de paralelismo entre as superfícies interna e externa. Assim, para avaliação do TTAT, foram
utilizados apenas os sinais ultra-sônicos dos pontos 3, 4, 5 e 6 no metal de base do corpo da câmara.
Na avaliação do TTAT com a diferença entre as tensões circunferenciais (σi, paralela à solda (//)) e
longitudinais (σj, transversal à solda (⊥)), o transdutor de onda ultra-sônica cisalhante foi acoplado em cada um
dos seis pontos da câmara, sendo obtidos dois sinais da onda ultra-sônica: um com a onda polarizada na direção
paralela ao cordão de solda e outro com a onda polarizada transversalmente ao cordão de solda.
Figura 2. Desenho esquemático mostrando a câmara hiperbárica, suas dimensões principais (unidades em
mm) e os locais (pontos 1 a 6), próximos ao cordão de solda, onde foram obtidos os sinais ultra-sônicos.
3.2. Peça de Referência (PR)
A Fig. (3) mostra um desenho esquemático da peça de referência com os locais (pontos 1 a 7) onde foram
obtidas as medidas dos sinais ultra-sônicos de maneira análoga àquelas feitas na câmara hiperbárica, ou seja, o
transdutor foi acoplado na PR de tal forma que a onda ultra-sônica ficasse polarizada primeiramente paralela ao
cordão de solda (//), e em outro momento polarizada transversalmente ao cordão de solda (⊥).
Figura 3. Desenho esquemático da peça de referência (PR), de 170 mm de espessura, com o local (pontos 1
a 7) onde foram obtidos os sinais ultra-sônicos para avaliação do tratamento térmico de alívio de tensões
(unidades em mm).
4. Resultados e discussão
Os tempos de percurso das ondas ultra-sônicas polarizadas paralela e transversalmente ao cordão de solda da
câmara hiperbárica e a diferença entre eles estão apresentados na Tab. (1). Os valores da birrefringência
acústica (B) calculada a partir da Eq. (4) estão apresentados na Tab. (1) e na Fig. (4). Observa-se, na Tab. (1),
que o ponto 3 sem TTAT é o único a apresentar um valor negativo de B. Considerando que (K4 - K5) é negativo,
isto quer dizer que o ponto 3 sem TTAT é o único ponto onde (σi - σj) é positivo. Esse fato está provavelmente
associado à presença de uma elevada tensão σi (paralela ao cordão de solda) trativa, por ser este ponto muito
próximo ao cordão de solda, com a tensão transversal σj podendo ser trativa, menor valor que σi, ou
compressiva. Além disso, também se pode observar na Tab. (1) que a birrefringência antes do tratamento térmico
cai rapidamente e muda de sinal quando se afasta da solda. De fato, as birrefringências nos pontos 4, 5 e 6 são
positivas e seis a sete vezes menores que a do ponto 3, que é negativa. Portanto, (σi-σj) nesses pontos 4, 5 e 6,
que é positiva, é aproximadamente sete vezes menor que a diferença de tensões no ponto 3, que é negativa. Esse
fato está provavelmente associado a uma tensão longitudinal compressiva σi e uma a tensão transversal σj trativa
de menor valor que a do ponto 3.
Considere-se, agora, o efeito do TTAT. O ponto 3 tem uma birrefringência cerca de 7 vezes menor que
aquela sem TTAT, o que mostra que houve uma redução significativa da diferença (σi-σj). Além disso, B muda
de sinal, passando a ser positiva, o que indica que σi provavelmente é compressiva. Nos pontos mais afastados da
solda, registra-se ainda uma queda entre 2,3 e 3,7 vezes no valor de B e, portanto, no nível de tensões. Observase, também, que B diminui à medida que se distancia da solda, independentemente se o TTAT foi ou não
realizado, o que indica que o nível de tensões diminui à medida que se afasta da solda.
A Tab. (1) ainda mostra que no ponto 6 existe uma pequena anisotropia acústica após o TTAT. Supondo que
o TTAT tivesse aliviado praticamente todas a tensões da câmara longe da solda, um simples exercício demonstra
que a birrefringência de 0,0003 no ponto 6 após o TTAT, resultante da diferença de tempo de percurso da onda
ultra-sônica de 30ns ao longo de aproximadamente 340mm, significa que a diferença entre os módulos de
cisalhamento G na direção do cordão de solda e o G na direção transversal ao cordão é de apenas 44MPa (os
valores absolutos do G estão em torno de 78GPa). Um material é considerado levemente ortotrópico quando
(G i − G j ) 2G ≈ 0,005 (Ortega, 2001). Neste caso, esse valor é de apenas 0,00028, o que indica que o efeito do
forjamento na isotropia da chapa seria muito leve. Ainda assim, a onda cisalhante tem maior velocidade no aço
quando está polarizada na direção principal de forjamento (tanto no metal de base da PR quanto no da câmara
hiperbárica). Considerando o mesmo fenômeno que ocorre com ondas ultra-sônicas polarizadas na determinação
da direção de laminação chapas (Payão et al., 1998), conclui-se que a direção principal de forjamento é paralela
ao cordão de solda, tanto na peça de referência como na câmara hiperbárica. Essa suposição, contudo, só poderia
ser confirmada se o tempo de percurso da onda ultra-sônica no material tivesse sido medido antes da soldagem.
Tabela 1. Tempo de percurso das ondas ultra-sônicas cisalhantes com a direção de polarização perpendicular
(t(⊥)) e paralela (t(//)) ao cordão de solda da câmara hiperbárica, diferença entre esses tempos, birrefringência
acústica (B) e razão entre as birrefringências antes e após o tratamento térmico de alívio de tensões.
Tempo de percurso das ondas ultra-sônicas, em [ns], diferença entre esses tempos
de percurso, em [ns], e birrefringência acústica (B)
t(//)
t(⊥)
t(⊥)-t(//)
B
t(//)
t(⊥)
t(⊥)-t(//)
B
Razão entre
as birrefringências antes
e após o
TTAT
107,490
106,575
106,610
106,660
106,720
106,695
106,730
106,770
-770
120
120
110
-0,0072
0,0011
0,0011
0,0010
106,3700
106,6275
106,6500
106,6800
106,4800
106,6800
106,6975
106,7100
110,0
52,5
47,5
30,0
0,0010
0,0005
0,0004
0,0003
-7,0
2,3
2,5
3,7
Ponto
3
4
5
6
Sem TTAT
Com TTAT
B
Sem TTAT
Com TTAT
0,0020
0,0000
-0,0020
-0,0040
-0,0060
-0,0080
3
4
5
6
Pontos
Figura 4. Birrefringência acústica (B) nos locais próximos do cordão de solda (pontos 3 a 6, Fig. (2)) na
câmara hiperbárica antes e após tratamento de alívio de tensões.
Os resultados obtidos dos sinais ultra-sônicos na PR antes e após o TTAT (tempos de percurso das ondas
ultra-sônicas com a direção de polarização paralela e perpendicular ao cordão de solda, diferença entre esses
tempos, birrefringências acústicas e relação entre essas birrefringências) são mostrados na Tab. (2). As
birrefringências acústicas calculadas com a Eq. (4) são apresentados na Fig. (5). Como se vê, foi possível medir
o tempo de percurso da onda cisalhante na solda (ponto 7) da PR. Isso porque ocorreram pelo menos dois ecos,
bem definidos, com a onda ultra-sônica percorrendo a solda numa espessura de 170mm. Com este resultado,
pode-se concluir que, apesar da grande espessura, a atenuação foi muita baixa, provavelmente pelo fato da solda
ter pouca ou nenhuma porosidade ou inclusão de escória, bem como por sua microestrutura ser fina.
Tabela 2. Tempo de percurso das ondas ultra-sônicas cisalhantes com a direção de polarização perpendicular
(t(⊥)) e paralela (t(//)) ao cordão de solda da peça de referência, diferença entre esses tempos, birrefringência
acústica (B) e razão entre as birrefringências antes e após o tratamento térmico de alívio de tensões.
Tempo de percurso das ondas ultra-sônicas, em [ns], diferença entre esses tempos Razão entre as
de percurso, em [ns], e birrefringência acústica (B)
birrefringências
antes e
Ponto
Sem TTAT
Com TTAT
após o TTAT
t(//)
B
t(//)
B
t(⊥)
t(⊥)-t(//)
t(⊥)
t(⊥)-t(//)
1
2
3
7*
4
5
6


106,73
107,02
106,63
106,96
107,6517 107,1208
106,46
106,70
106,65
106,87
106,6725 106,8600

290
330
-530,9
240
220
187,5
106,74 106,8603

0,0027
106,73
106,84
0,0031 106,5733 106,68
-0,0049 107,0883 106,6800
0,0023
106,72
106,90
0,0021
106,77
106,92
0,0018
106,83
106,95
* O ponto 7 corresponde à medida feita na solda.
120,3
110
106,7
-408,3
180
150
120
0,0011
0,0010
0,0010
-0,0038
0,0017
0,0014
0,0011
2,6
3,1
1,3
1,3
1,5
1,6
2,6
B
Sem TTAT
Com TTAT
0,004
0,002
0
-0,002
-0,004
-0,006
1
2
3
7
4
5
6
Pontos
Figura 5. Birrefringência acústica (B) na peça de referência com e sem tratamento de alívio de tensões (o
ponto 7 corresponde à medida feita na solda).
Uma análise qualitativa dos resultados referentes aos pontos 4, 5 e 6 permite deduzir um comportamento
similar ao encontrado na câmara hiperbárica. Porém, pode ser observado que a PR sem TTAT não serve para
simular quantitativamente a tensão gerada pela solda na câmara, uma vez que a birrefringência nos pontos
próximos à solda (pontos 3 e 4) é muito menor que a birrefringência do ponto próximo à solda da câmara
hiperbárica (ponto 3). Isto mostra que a PR é importante para avaliar as propriedades mecânicas das
microestruturas da câmara hiperbárica após o TTAT, mas não as tensões nelas existentes. Em relação ao ponto 7
(na solda), observa-se que a birrefringência é negativa, o que está associado parcialmente à existência de tensões
trativas no cordão. Mas, após o tratamento, embora haja queda no valor absoluto de B (valor menos negativo),
associado à uma diminuição das tensões trativas, o valor de B ainda é alto, significando que há uma importante
anisotropia estrutural, inerente ao cordão de solda. No presente trabalho, não foi possível fazer mais medidas de
tempo de percurso de onda ultra-sônica. Pelo fato da análise de tensões com ultra-som não fazer parte do projeto
de fabricação da câmara hiperbárica e, conseqüentemente, não existir uma programação para medir o tempo de
percurso de ondas ultra-sônicas, não foi possível fazer um estudo mais completo com maior número de medidas,
bem como uma avaliação do material no estado como recebido (antes da soldagem). Apesar disso, os resultados
apresentados na Tab. (1) e Tab. (2) e na Fig. (4) e Fig. (5) mostram claramente que a técnica ultra-sônica
empregada nesse trabalho permite avaliar o TTAT sem a necessidade determinar quantitativamente (medir)
tensões. Logo, é possível inferir que se a utilização desta ferramenta fosse considerada no início de um processo
de fabricação de um determinado componente, ela poderia fornecer informação adicional em relação ao material
prévio usado no processo (fundamentalmente em relação à sua simetria), o que conduziria a conclusões ainda
mais firmes a respeito do TTAT. Mais ainda, se o processo de fabricação for repetitivo, poder-se-ia, então,
estabelecer valores ótimos de tempo e temperatura de TTAT, reduzindo, assim, o consumo de energia.
5. Conclusões
A técnica de avaliação de tensões com ultra-som mediante a utilização de ondas cisalhantes de incidência
normal permite verificar não destrutivamente, e de maneira rápida, barata e simples, a eficiência do tratamento
térmico de alívio de tensões geradas no processo de fabricação de soldagem. Essa técnica poderia, inclusive,
servir para otimizar o tempo e a temperatura de tratamento térmico de alívio de tensões, de maneira a atingir o
alívio de tensões desejado, reduzindo, assim, o consumo de energia.
6. Referências
Bittencourt, M.S.Q., 2000 (1), “Desenvolvimento de um Sistema de Medida de Tempo Decorrido da Onda Ultrasônica e Análise do Estado de Tensões em Materiais Metálicos pela Técnica da Birrefringência Acústica”,
dissertação de doutorado, COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Bittencourt, M.S.Q.; Payão Filho, J.C.; Lamy, C.A. e Gonçalves Filho, O.J.A., 2000 (2), "Avaliação por Ultrasom do Tratamento Térmico para Alívio de Tensões em Aço, XII ENFIR, 15-20 de outubro de 2000, Rio de
Janeiro – RJ
Egle, D.M. e Bray, D.E., 1978, “Nondestructive Measurement of Longitudinal Rail Stresses: Application of the
Acoustoelastic Effect to Rail Stress Measurement”, Federal Railroad Administration, Washington, D.C. ,
Report(?), January 1978
Hauk, V., 1997, “Structural and Residual Stress Analysis by Nondestrutive Methods: Evaluation, Application,
Assesment”, Elsevier, pp. 523-563.
Lamy, C.A.; Payão Filho, J.C.; Bittencourt, M.S.Q. e Areas, V.L.F., 2002, "Avaliação por Ultra-som do
Tratamento Térmico para Alívio de Tensões”, VI Conferência Sobre Tecnologia de Equipamentos e
XXI Congresso Nacional de Ensaios Não Destrutivos, 19 a 21 de ago. de 2002, 10 pp., Salvador − BA
Ortega, L.P.C., 2001, "Análise de Tensões por Ultra-som da Refração de Ondas com Incidência Oblíqua",
dissertação de doutorado, COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Payão Filho, J.C.; Bittencourt, M.S.Q. e Lamy, C.A., 1998, “Determinação da Direção de Laminação de Aços e
Ligas de Alumínio por Ultra-som”, Soldagem & Inspeção (ISSN 0104-9224), vol. 4, no 3, pp. 12/16.
EVALUATION OF STRESS RELEAF HEAT TREATMENT ON
INDUSTRIAL COMPONENTS BY ULTRASOUND
Linton Patricio Carvajal Ortega
Universidad de Santiago de Chile, Departamento de Ingenieria Metalúrgica
Alonso de Ercilla # 2961, Ñuñoa, Santiago, Chile
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Carlos Alfredo Lamy
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Marcelo de Siqueira Queiroz Bittencourt
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Universidade Federal do Rio de Janeiro, Engenharia Metalúrgica e de Materiais
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[email protected]
Abstract: Usually, residual stresses arise in structural components as a consequence of fabrication processes, for which, in
many occasions, is necessary to perform a stress relief heat treatment (SRHT). These treatments are carried out under
rigorous control of time and temperature, but their results are rarely evaluated due to technical or economical reasons. On
this context, ultrasound comes as a promising tool to evaluate SRHT. In this work was measured the time of flight of
ultrasonic waves applied near a weld of a hyperbaric chamber made of high strength 170 mm thick steel plate, as well as on
a reference specimen. These tests were performed previous to and after a SRHT. Results prove ultrasound to be quite
efficient on the evaluation of this SRHT, since it is a fast and non destructive technique, which might even be used to define
the optimum time and temperature of treatment, thus reducing energy consumption.
Key words: stress analysis, ultrasound, heat treatment.