Desenvolvimento de algorítmos para geração de trajetórias de revestimento por soldagem automatizada aplicados em caldeiras de usinas termoelétricas

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Desenvolvimento de algorítmos para geração de trajetórias de revestimento por soldagem automatizada aplicados em caldeiras de usinas termoelétricas

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Título: Desenvolvimento de algorítmos para geração de trajetórias de revestimento por soldagem automatizada aplicados em caldeiras de usinas termoelétricas
Autor: Silva, Fernando Costenaro
Resumo: Os tubos das caldeiras das usinas termoelétricas sofrem desgastes devido à erosão e corrosão causadas pela alta temperatura e impurezas resultantes da queima do carvão. O risco de rupturas nestes tubos, e a consequente parada para manutenção, crescem com a diminuição de sua espessura. A solução até então utilizada pela empresa TRACTEBEL Energia é o corte das partes seriamente desgastadas e a substituição por novas. As partes novas são unidas ao restante da parede de água por meio de soldagem TIG. Em alguns outros países, estas novas partes são preparadas previamente com um revestimento por soldagem com ligas mais resistentes aos citados desgastes. Esta tecnologia é realizada de forma automática com diferentes equipamentos que são adaptados para a tarefa. As operações são divulgadas em panfletos e algumas publicações, mas sem a revelação de fato dos procedimentos utilizados. É observado que os equipamentos não foram projetados com especificidade para a referida aplicação. Por isso, no LABSOLDA foi iniciado um projeto para o desenvolvimento de equipamentos e de tecnologias de soldagem para que a TRACTEBEL Energia possa revestir as paredes de suas caldeiras com o mais avançado estado da arte. O desenvolvimento visa não somente o revestimento de partes separadas e posterior inclusão nas paredes, mas também o revestimento in loco de partes desgastadas. Neste caso, a dificuldade é maior, pois as posições de soldagem estão condicionadas à posição dos tubos das caldeiras. O presente trabalho está inserido no contexto deste desenvolvimento, que inclui o projeto e construção de um manipulador automático de soldagem com quatro graus de liberdade e o desenvolvimento de trajetórias de soldagem. É abordado o desenvolvimento de metodologias de revestimento com orientação vertical e também horizontal. São apresentados os respectivos algorítmos de geração de trajetória com oscilação da tocha de forma a acompanhar a circunferência dos tubos, ou seja, utilizando mais de um eixo simultaneamente. Este tipo de versatilidade visa atender os desenvolvimentos dos procedimentos de soldagem, tratados de forma científica, não significando, portanto, que serão utilizadas no final do projeto. Os testes de revestimento foram realizados com o processo MIG/MAG pulsado, utilizando o arame ER309 e os tubos na posição vertical.The boiler tubes of thermal power plants suffer wear due to erosion and corrosion caused by high temperature and impurities resulting of the burning coal. The risk of rupture in these tubes and subsequent shut down for maintenance increases with the decrease of its thickness. The solution used so far by the company TRACTEBEL Energia is cutting off seriously eroded parts and replace it by new ones. The new parts are joined to the rest of the water wall through TIG welding. In some other countries, these new parts are previously prepared with a welding overlay with alloys more resistant to the cited wear. This technology is accomplished automatically with different equipments which are adapted to the task. The operations are disclosed in several publications and flyers, but without the revelation in fact of the employed procedures. It is observed that the equipments have not been projected with specificity for such application. Wherefore, in LABSOLDA, has been started a project for the development of welding technologies and equipment so that the TRACTEBEL Energia might overlay their walls of boilers with the most advanced state of the art. The development aims not only the overlay of separate parts and subsequent inclusion in the walls, but also the overlay in situ of worn parts. In this case, the difficulty is increased, since the welding positions are subject to the position of boiler tubes. This work is inserted in the context of this development, which includes the design and construction of an automatic welding manipulator with four degrees of freedom presented here and the development of welding trajectories. It is broached the development of overlay methodologies for vertical orientation as well as horizontal. Are presented the respective algorithms of trajectory generation with torch oscillation in order to follow the circumference of the pipes, or that is, using more than one axis simultaneously. This kind of versatility seeks to meet the development of welding procedures, treated in a scientific way, not meaning, therefore that will be used at the end of the project. The overlay tests were performed with the pulsed MIG/MAG process, using the ER309 wire and tube in a vertical position.
Descrição: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
URI: http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/101002
Data: 2012


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