Estudo do processo MIG/MAG visando aplicações automatizadas para recuperação de estruturas degradadas por corrosão em locais de difícil acesso

Abstract

As estruturas offshore estão sujeitas à perda de espessura por corrosão, devido ao ambiente agressivo em que se encontram. A recuperação de superfícies e o preenchimento de cavidades geralmente são realizados manualmente por uma equipe de soldadores, o que apresenta diversos desafios técnicos e econômicos. Em busca de soluções mais eficientes, operações robotizadas têm sido exploradas. O processo MIG/MAG convencional destaca-se como uma opção promissora por sua robustez, baixo aporte térmico, elevada taxa de deposição de material e facilidade de automatização. No entanto, a irregularidade das superfícies e o posicionamento das áreas a serem reparadas nem sempre são compensados pela trajetória do braço robótico, gerando desafios adicionais, como a formação de respingos. Em aplicações remotas, esses fatores podem comprometer a qualidade da solda e até causar entupimento do bocal de gás. Além disso, a corrosão das superfícies dificulta a execução dos procedimentos de preparação e limpeza, devido às limitações de peso e capacidade dos sistemas robóticos. Para enfrentar essas questões, este estudo avaliou o desempenho do processo MIG/MAG, considerando a estabilidade do arco e a qualidade do cordão em diferentes níveis de oxidação superficial. Foram analisados ainda os efeitos do uso de arames com diferentes diâmetros, a dinâmica da corrente no curto-circuito e a influência de misturas gasosas com teores variados de CO2 e O2. Métodos específicos de cálculo das taxas de corrente ao longo do ciclo de soldagem foram aplicados para avaliar o impacto na estabilidade operacional. Os resultados indicaram que, apesar dos desafios envolvidos nos reparos remotos, o processo MIG/MAG convencional é eficaz para a deposição de material, especialmente quando a escolha da mistura gasosa e os parâmetros de soldagem são otimizados. Em superfícies degradadas, observou-se que impurezas reagem com o metal líquido e com o gás de proteção, formando óxidos de silício e manganês em maior quantidade do que em superfícies limpas. Esses óxidos comprometeram a aderência dos cordões, sendo os principais fatores de falha a formação de óxidos e a distância entre os cordões. A mistura com 25% de CO2 foi identificada como a opção mais adequada para essa aplicação, devido à sua maior eficácia na eliminação de impurezas e no favorecimento da aderência entre cordões.

Abstract: Offshore structures are susceptible to thickness loss due to corrosion caused by the harsh environment they are exposed to. Surface recovery and cavity filling are typically performed manually by a team of welders, presenting various technical and economic challenges. In search of more efficient solutions, robotic operations have been explored. The conventional MIG/MAG process stands out as a promising option due to its robustness, low heat input, high material deposition rate, and ease of automation. However, surface irregularities and the positioning of the repair areas are not always adequately compensated by the robotic arm's trajectory, creating additional challenges, such as spatter formation. In remote applications, these factors can compromise weld quality and even lead to gas nozzle clogging. Moreover, surface corrosion makes it difficult to follow proper preparation and cleaning procedures due to the weight and capacity limitations of robotic systems. To address these challenges, this study evaluated the performance of the MIG/MAG process, focusing on arc stability and weld bead quality on surfaces with varying oxidation levels. The effects of using wires of different diameters, the suitability of welding power source dynamics, and the influence of shielding gas mixtures with varying CO2 and O2 content were also analyzed. Specific methods for calculating current variations throughout the welding cycle were applied to assess their impact on operational stability. The results showed that, despite the challenges of remote repairs, the conventional MIG/MAG process is effective for material deposition, particularly when the shielding gas mixture and welding parameters are optimized. On degraded surfaces, impurities were found to react with the molten metal and the shielding gas, forming silicon and manganese oxides in greater quantities than on clean surfaces. These oxides compromised bead adhesion, with oxide formation and the spacing between beads being the main factors of failure. The mixture containing 25% CO2 was identified as the most suitable option for this application due to its greater effectiveness in removing impurities and promoting adhesion between beads.