Aumento Produtividade Pipe-Shop

IDENTIFICAÇÃO DO DOCUMENTO Nº RF-ABAST02-CD-001-0 COMITÊ SETORIAL: FOLHA:

ABASTECIMENTO 1 de 131 COORDENADOR DO COMITÊ SETORIAL: ENTIDADE:

Alan Kardec Petrobras COORDENADOR DO PROJETO: ENTIDADE:

Oscar Simonsen ABEMI CÓDIGO DO PROJETO: TÍTULO DO DOCUMENTO:

ABAST-02 RELATÓRIO FINAL ABAST-02

NOME DO PROJETO:

AUMENTO DA PRODUTIVIDADE DAS EMPRESAS DE CONSTRUÇÃO E MONTAGEM COM VISTAS À MELHORIA DA

COMPETITIVIDADE DA INDÚSTRIA NACIONAL

ÍNDICE DE REVISÕES

REV DESCRIÇÃO E/OU FOLHAS ATINGIDAS

0

Emissão original

REV. 0 REV. A REV. B REV. C CONTROLE

DATA ASSINATURA DATA ASSINATURA DATA ASSINATURA DATA ASSINATURA

EMISSÃO (Coordenador do Projeto)

02/07/2004

APROVAÇÃO (Coordenador do Comitê Setorial)

As aprovações abaixo serão aplicáveis quando da emissão dos produtos finais APROVAÇÃO (Coordenador Executivo)

APROVAÇÃO (Coordenador do Comitê Executivo)

IDENTIFICAÇÃO DO DOCUMENTO Nº RF-ABAST02-CD-001 REV.

0 CÓDIGO DO PROJETO: FOLHA:

ABAST-02 2 de 131 TÍTULO DO DOCUMENTO:

AUMENTO DA PRODUTIVIDADE DAS EMPRESAS DE CONSTRUÇÃO E MONTAGEM COM VISTAS À MELHORIA DA COMPETITIVIDADE DA INDÚSTRIA NACIONAL

Relatório Final ABAST-02

Relatório Final ABAST-02 Oscar Simonsen (ABEMI)

Resumo Executivo

O objetivo é fornecer informações que permitam aumentar a produtividade dos canteiros de

obras brasileiros nas atividades de montagens industriais. Para isso, é proposto o

monitoramento de indicadores (apresentados neste documento), os quais, em comparação

com os mesmos valores obtidos de canteiros de EUA e Europa, apresentaram diferenças que

margearam os 70%.

As conclusões do relatório não são novas, e as idéias e sugestões giraram em torno de

qualificação de mão-de-obra, atuação nos processos com foco na produtividade, e adoção de

máquinas e equipamentos mais adequados.






ÍNDICE

1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................. 4

2 METODOLOGIA ........................................ ...................................................................... 6

2.1 Premissas .................................................................................................................................................................. 7

3 DESCRIÇÃO DAS ANÁLISES: INDICADORES................ .............................................. 8

3.1 Montagem de Tanques a partir de Chapas Calandradas..................................................................................... 8

3.2 Montagem de Equipamentos e Estruturas Metálicas ........................................................................................... 9

3.3 Fabricação e Montagem de Tubulações................................................................................................................. 9

3.4 Montagem de Instalações Elétricas ...................................................................................................................... 10

3.5 Montagem de Instalações de Instrumentação ..................................................................................................... 11

4 RESULTADOS: PAINEL DE INDICADORES ATUAIS NO BRASIL . ............................ 12

5 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES PARA O AUMENTO DA PRODUT IVIDADE .. 14

5.1 Qualificação da Mão-de-Obra ..............................................................................................................................14

5.2 Atuação nos Processos com Foco na Produtividade ........................................................................................... 17

5.2.1 Planejamento....................................................................................................................................................... 17 5.2.2 Materiais ............................................................................................................................................................. 18

5.3 Máquinas e Equipamentos .................................................................................................................................... 18

6 ANEXOS ........................................................................................................................ 20

6.1 ANEXO A: Índices de Produção - Mão-de-Obra Direta.................................................................................... 20

6.2 ANEXO B: Métodos, Máquinas e Equipamentos Utilizados em Obras de Construção e Montagem

Industrial .............................................................................................................................................................................. 23

6.2.1 Introdução ........................................................................................................................................................... 23 6.2.2 Montagem De Tanques De Derivados De Petróleo ............................................................................................ 24 6.2.3 Fabricação E Montagem De Tubulações............................................................................................................. 27

6.2.3.1 Manuseio / Recebimento / Distribuição De Material................................................................................. 27 6.2.3.2 Corte e Biselamento................................................................................................................................... 44 6.2.3.3 Montagem de “spools” .............................................................................................................................. 62 6.2.3.4 Soldagem................................................................................................................................................... 83 6.2.3.5 Posicionadores e Manipuladores ............................................................................................................. 124






1 INTRODUÇÃO

O objetivo deste relatório é fornecer informações que permitam aumentar a produtividade

dos canteiros de obras brasileiros nas atividades de montagens industriais. Não se controla o

que não é medido. Melhorar a produtividade significa evoluir de um estágio de produção de

um bem para outro estágio de produção do mesmo bem com um custo menor. O

monitoramento irá exigir a criação de indicadores.

O relatório está estruturado em: Metodologia, onde apresentamos as premissas utilizadas,

Indicadores, onde são apresentados os indicadores a serem medidos, Painel dos Indicadores

Atuais do Brasil, onde são apresentados os resultados obtidos nas medições realizadas, e

Conclusões e Recomendações, onde são expostas idéias para o aumento da produtividade

medida pelos indicadores. O Anexo A apresenta números de produtividade de mão-de-obra

direta, emitido em 30 de dezembro de 2003, e com última revisão de 15 de abril de 2004. O

Anexo B pretende ser um manual bastante extenso de métodos, máquinas e equipamentos

utilizados em Construção em Montagem.

O coordenador do projeto ABAST 2 e os representantes das entidades que participam no

desenvolvimento deste relatório são:

COORDENADOR: OSCAR SIMONSEN (ABEMI)

E-mail: [email protected]

INTEGRANTES: ANGELIM PIAO (ABEMI)


CARLOS ROBERTO DENARO (ABEMI)


EMILIO PIMENTA (ABEMI)


FRANCISCO ASSIS DE OLIVEIRA ROCHA (ABEMI)


MYRIAM MARQUES DA S. CARVALHO (FINEP)







PAULO SIMONSEN (MONTCALM)


LUIZ CESAR DE ALMEIDA (PETROBRAS)


MAURICIO GODOY (SETAL)


Este relatório com seus anexos será disponibilizado a todas as empresas associadas da

ABEMI. A ABEMI, por meio de seu boletim informativo, divulgará a existência do relatório,

enfatizando sua utilidade para as empresas que desejarem investir na melhoria da

produtividade de suas obras.

Nos 03 meses após a conclusão do relatório, a ABEMI fará sua divulgação nas reuniões de

diretoria e de conselho.

O relatório será também divulgado e disponibilizado no comitê ABEMI – ABDIB de melhoria

da capacitação tecnológica.






2 METODOLOGIA

Para atingir o objetivo deste relatório, decidimos:

a) relacionar os indicadores que serão adotados para avaliação das práticas de construção e

montagem industrial no Brasil a fim de:

b) compará-los com os mesmos indicadores obtidos em canteiros nos EUA e Europa.

A seleção de indicadores para a avaliação da produtividade nos leva a pensar em uma fase

anterior à da realização dos serviços. A unidade adotada para medir a produtividade na

produção tem obrigatoriamente de ser a mesma unidade adotada na fase de estimativa da

produtividade para a produção na fase orçamentária, a fim de permitir a comparação do que

foi previsto com o que foi realizado. Em outras palavras, as empresas que se propõem a

construir plantas industriais devem adotar na fase da precificação os mesmos índices que

adotarão na montagem. Esse fato conduz à necessidade de se adotar indicadores que, muitas

vezes, não são os mais precisos, uma vez que na fase de precificação são raras as ocasiões

em que se dispõem de todas as informações detalhadas do que se vai construir.

Na modalidade de contratação em que o contratado é responsável pela Engenharia,

Suprimentos e Construção, conhecida como EPC, a questão é ainda mais crucial. O que se

dispõe no momento da avaliação de um escopo são informações qualitativas e quantidades

estimadas globais. O desafio para a empresa contratada é incorporar no mesmo indicador

todos os custos dos insumos, os requisitos contratuais de qualidade, as dificuldades

climáticas locais, as características da mão-de-obra no sítio de cada planta além de todos os

riscos possíveis.

Os indicadores foram escolhidos após uma série de sete reuniões realizadas entre

representantes de empresas associadas à ABEMI, Associação Brasileira de Montagem

Industrial, no período de 23/10/03 a 16/03/04.

A adoção de indicadores unificados pelas empresas que realizam construção e montagem

industrial permitirá que cada empresa compare sua produtividade em atividades de

montagem industrial com a produtividade de empresas concorrentes, seja em trabalhos no

território brasileiro seja em trabalhos no exterior.






2.1 Premissas

Na construção de plantas industriais estaremos estudando a produtividade do ser humano.

Qualquer indicador expressará a relação entre uma quantidade de serviço e esforço

humano para realizá-lo. Existe a convenção mundial de expressar o esforço humano em

homem-hora. O trabalho realizado por um ser humano em uma hora.

Além do indicador, é necessário também unificar as condições de contorno do ambiente

onde se pratica a medida do indicador: Conjuntura econômica, supervisão, recursos

humanos, equipamentos, metodologia, condições climáticas e condições de trabalho.

O quadro de índices de produtividade, item 4 deste relatório, foi criado com base nas

informações prestadas pelas empresas a respeito da efetiva produtividade que conseguem

em seus canteiros de obras no Brasil. Apresenta uma faixa dentro da qual se situam suas

realidades. Retratam números factíveis, a partir de uma condição ótima de realização de

obra até uma situação usual em que se depara com imprevistos absorvíveis no suprimento

de materiais, nos recursos humanos, nas condições climáticas, na supervisão dos

trabalhos, na comunicação.

Os índices expressam apenas a Mão-de-Obra Direta. Chamaremos de MOD as categorias

profissionais de Encarregado (Chefe de Turma) para os níveis hierárquicos mais baixos. As

horas de trabalho dos supervisores, inspetores de qualidade, técnicos de materiais,

almoxarifes, não são computadas nos índices.

O índice relativo a uma determinada tarefa inclui também as atividades de preparação

direta-mente ligada à tarefa, ou seja: A organização de materiais, o transporte dos

materiais para as frentes de trabalho, a montagem de acessos temporários, a preparação

de máquinas e equipamentos.






3 DESCRIÇÃO DAS ANÁLISES: INDICADORES

O quadro a seguir relaciona os indicadores selecionados e suas unidades:

Atividade Unidade (homens-horas / prod.)

Montagem de tanques em chapas hh / tonelada ( t ) Montagem de equipamentos rotativos monoblocos hh / t Montagem de equipamentos estáticos monoblocos hh / t Montagem de estruturas metálicas para prédios e estacadas hh / t Fabricação e Montagem de suportes de tubulação hh / t Fabricação e montagem de tubulações hh / t

Montagem de instalações elétricas de força e comando hh / ponto consumidor Montagem de instalações elétricas de iluminação hh / ponto consumidor Montagem de sistemas de instrumentação hh / instrumento

Montagem de isolamento térmico. hh / m2

Montagem de revestimento refratário hh / t

3.1 Montagem de Tanques a partir de Chapas Calandradas

Este indicador trata da produtividade obtida nos canteiros brasileiros para montagem de

tanques de armazenamento de líquidos a partir de chapas esquadrejadas e calandradas. O

indicador inclui a movimentação horizontal das chapas, a montagem do piso, costado,

teto, acessórios e estruturas metálicas ligadas ao tanque. 65% das horas envolvidas

referem-se às operações de soldagem. A montagem convencional envolve o içamento de

chapa por chapa com o auxílio de um guindaste ou de um equipamento de elevação, a

instalação de andaimes para acesso dos soldadores e a solda manual com eletrodo

revestido.

Tem-se procurado com sucesso a utilização de macacos dispostos ao longo do perímetro

do costado para montar o tanque de “cima para baixo” começando pelo teto e último anel

do costado e em seguida pelos anéis inferiores, por meio de levantamentos sucessivos com

macacos. Desta forma evita-se a montagem dos andaimes até o mais alto cordão de solda

e permite-se a solda a 2,0 m do solo. Existem também equipamentos para realizar a

soldagem de forma semi-automática.






3.2 Montagem de Equipamentos e Estruturas Metálicas

A necessidade de redução dos custos do investimento e do atendimento às demandas

exige a busca contínua de métodos que reduzam os prazos de construção e montagem. A

pré-montagem de subconjuntos reduz o prazo de instalação no entanto exige

equipamentos de maior capacidade para o manuseio dos conjuntos. O aumento da

produtividade nas atividades de montagem de equipamentos e estruturas metálicas está

diretamente associado à utilização de guindastes de capacidade maior.

O indicador hh / t retrata a produtividade na montagem de equipamentos rotativos ou

estáticos e na montagem de estruturas metálicas. O indicador inclui a preparação da base

do equipa-mento ou da estrutura metálica, a retirada do equipamento ou das peças da

estrutura do pátio de armazenamento, o seu transporte até o local de montagem, o seu

içamento, colocação sobre a base, alinhamento, nivelamento e montagem de acessórios.

A produtividade será tão maior quanto maior for o grau de pré-montagem no solo e o

içamento de módulos ou conjuntos maiores.

3.3 Fabricação e Montagem de Tubulações

Este índice merece atenção especial em função da proporção com que a atividade de

fabricação e montagem de tubulações participa do custo da montagem industrial. Cerca de

40% dos homens-horas despendidas na construção de uma planta petroquímica refere-se

à tubulação.

O processo de fabricação e montagem de tubulações para plantas de processo ainda é

muito dependente da competência do profissional.

A automatização do processo é viável até um certo grau em função das características

únicas de cada “spool”. O processo envolve mão-de-obra intensiva.

A necessidade de melhoria contínua medida pela redução de custos e melhor qualidade do

produto tem promovido o desenvolvimento de máquinas para substituir o homem. No

entanto, a mão-de-obra tem permanecido o insumo de maior valor na composição do

custo total do serviço de pré-fabricação e montagem de tubulações.

Tradicionalmente, as empresas de construção e montagem têm adotado a unidade de

homens-horas por tonelada produzida – hh / t para a elaboração de uma proposta e para a

medição da produtividade. Trata-se de um indicador que pode ser usado como um grande

balizador, mas que carrega consigo grandes distorções tornando-o pouco confiável quando

se deseja uma precisão maior.






O quadro a seguir mostra 02 lotes de tubos, cada um deles com a mesma quantidade em

metros de tubos, de especificações diferentes, a quantidade de homens-horas necessária

para fazer sua montagem segundo os padrões de uma empresa especializada em

montagem industrial, e o indicador hh / t relativo a cada um dos lotes. A variação

observada entre os indicadores hh / t obtidos para cada lote demonstra por que a unidade

não é confiável.

Lote Descrição sumária Peso estimado (t)

HHs estimadas

hh / t

1 1000 m de tubo de aço carbono diâmetro 8 polegadas, espessura 8,2 mm

42,5 2.400 56,5

2 1000 m de tubo de aço inoxidável diâmetro 8 polegadas, espessura 3,8 mm

19,9 3.600 180,9

O critério de adoção de homens-horas por metro de tubo ou por conexão encerra mais

precisão porém exige um trabalho exaustivo: o levantamento de todo o material envolvido.

Raras vezes dispõem-se da relação detalhada de materiais no momento em que se faz a

previsão de homens-horas necessárias.

O critério de hh / PD = homem-hora por polegada diâmetro, pouco utilizado no Brasil, tem

tido crescente aceitação nos canteiros de obras na Europa e EUA em vista de sua razoável

precisão e da praticidade que ele permite no que se refere ao avanço físico da tarefa.

No âmbito deste relatório, permaneceremos adotando o índice de hh / t em função de sua

difusão e aceitação no meio da construção e montagem no Brasil. Pesou nessa decisão o

fato de que a PETROBRAS adota este índice em suas avaliações e previsões.

3.4 Montagem de Instalações Elétricas

Os indicadores de hh / ponto consumidor inclui as atividades de retirada dos materiais do

local de armazenamento, a montagem de bandejas para cabos elétricos e eletrodutos, a

medição de comprimento no local e o corte dos cabos elétricos, o lançamento dos cabos,

sua interligação a painéis ou a consumidores, os testes de continuidade e de

funcionamento. O aumento de produtividade, na montagem elétrica e de instrumentação,

está ligado à preparação dos trabalhos, acessos, materiais, ferramentas, projeto.






3.5 Montagem de Instalações de Instrumentação

Os indicadores de hh / instrumento inclui as atividades de retirada dos instrumentos do

local de armazenagem, a montagem de bandejas para cabos elétricos e eletrodutos, o

corte dos cabos de instrumentação, o lançamento dos cabos, sua interligação a painéis e a

instrumentos, a proteção dos instrumentos no local de montagem. O aumento de

produtividade, na montagem da instrumentação, está ligado à preparação dos trabalhos,

acessos, materiais, ferramentas, projeto.






4 RESULTADOS: PAINEL DE INDICADORES ATUAIS NO BRASIL

Segue, como anexo A, o quadro de indicadores de produção resultante da pesquisa realizada

entre empresas de montagem industrial associadas na ABEMI. Esses indicadores representam

a experiência dessas empresas na realização de obras. Representam uma média das médias

indicadas pelas empresas. Não podem e não devem ser usados para a elaboração de uma

proposta ou orçamento. Servem para que tenhamos uma base de comparação da

produtividade alcançada no Brasil com a produtividade obtida em canteiros nos exterior

quando analisados e medidos sob os mesmos critérios.

Faz parte de nosso projeto, ABAST 2, a comparação dos indicadores de produtividade

utilizados pelas empresas de construção e montagem no Brasil com os indicadores, medidos

sob os mesmos critérios, nos canteiros de obras dos EUA e Europa. Não nos foi possível, até a

data atual, 14/06/04, organizar e realizar viagens ao exterior para essa finalidade. As

informações que transcrevemos foram obtidas de estudos e propostas feitos por empresas de

construção e montagem que atuam no exterior. São indicadores utilizados por essas

empresas em suas propostas. Não foram efetivamente medidos por nós.

Atividade No Brasil Nos EUA Diferença

Montagem de estruturas metálicas (hh / t) 50,00 30,00 67%

Montagem de equipamentos (hh / t) 18,50 15,00 23%

Fabricação de tubulações (hh / pol. Diâmetro) 1,00 0,65 54%

Fabricação de tubulações (hh / t) 8” sch40 109,50 71,10 54%

Montagem de tubulações (hh / t) 8” sch40 163,80 106,40 54%

Montagem de instalações elétricas 125,00 100,00 25%

Montagem de instalações de instrumentação 37,00 30,00 25%

Observações:

1. Apesar da grande diferença observada na comparação dos índices de produtividade, o

custo unitário da montagem industrial expresso em R$ / t ou US$ / t é maior nos EUA do que

no Brasil.

2. A diferença da produtividade em montagem de estruturas metálicas, deve-se ao emprego

de guindastes de maior capacidade manuseando subconjuntos de maior peso. A

disponibilidade de guindastes de grande porte em qualquer local dos EUA propicia a pré-

montagem de subconjuntos no solo.






3. É importante registrar que as empresas de montagem industrial estrangeiras que têm

vindo realizar obras no Brasil, deparam-se com as mesmas dificuldades que as empresas

brasileiras enfrentam e a produtividade que conseguem atingir torna-se a mesma atingida

pelas empresas brasileiras.






5 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES PARA O AUMENTO DA PRODUTIVIDADE

As conclusões não são novas. Para melhorar a produtividade nos canteiros de obras no Brasil

é necessário agir: (i) na qualificação da mão-de-obra; (ii) na atuação nos processos com foco

na produtividade; (iii) na adoção de máquinas e equipamentos similares aos utilizados nos

canteiros dos EUA e Europa.

Julgamos importante também a atualização dos gerentes técnicos responsáveis pelas

empresas de construção e montagem por meio de feiras nacionais e internacionais.

Dentre as feiras que ocorrem no Brasil, sugerimos:

• FEIMAFE – Feira Internacional de Máquinas e Ferramentas e Sistemas Integrados de

Manu-fatura, que ocorre tradicionalmente no mês de maio no Anhembi em São Paulo.

www.feimafe.com.br

• MOVIMAT – Feira de Movimentação de Materiais, que ocorre em agosto no Expo Center

Norte em São Paulo, www.imam.com.br

Dentre as feiras que ocorrem no exterior sugerimos:

• A.W.S. – American Welding Society, ocorre em cidades alternadas dos EUA

www.aws.com.org

• SCHWEISEN und SCHNEIDEN (Solda e Corte), que ocorre a cada 04 anos na cidade de

Essen na Alemanha. Informações no site www.fwwtravel.com

• BAUMA - que ocorre na cidade de Munique na Alemanha. www.bauma.de

• FABTECH INTERNATIONAL - www.fmafabtech.com

5.1 Qualificação da Mão-de-Obra

Nos canteiros do exterior, além da maior disponibilidade de guindastes e de equipamentos

pesados de montagem, a mão-de-obra é mais capacitada. Os salários, por sua vez

também são mais altos. O conjunto desses 02 aspectos: Disponibilidade de máquinas a um

custo menor e maior qualificação da mão-de-obra resulta em trabalhos com maior

qualidade e menor custo. No Brasil existe o paradigma de se trabalhar com um ajudante

ao lado de cada oficial. Os oficiais, por sua vez, em função do baixo nível de escolaridade,

dependem de instruções detalhadas de encarregados. A prática no Brasil é se trabalhar

com 01 encarregado para cada 10 pessoas, das quais 05 são oficiais e 05 são ajudantes.






Nos canteiros de obras nos EUA e Europa inexiste a figura do ajudante. Os oficiais, em

função de sua maior escolaridade, tomam decisões e realizam suas tarefas sem a

dependência de um encarregado. O reflexo desses dois fatos é a obtenção de maiores

índices de produção e maior produtividade. O fato é que o oficial que trabalha em um

canteiro da Europa ocidental recebe um salário com um poder aquisitivo que lhe permite

uma qualidade de vida superior ao do trabalhador brasileiro atuando na mesma função.

A busca da perfeição no que se faz, é natural ao ser humano. No entanto, o operário nos

EUA já possui uma posição na sociedade que lhe permite acesso a associações de classe e

ambientes nos quais o trabalhador brasileiro ainda não se julga no direito. Quando se

visita uma feira tecnológica nos EUA ou na Europa se depara com operários que se

deslocam a esses eventos com o intuito específico de conhecer as novas tecnologias de sua

profissão. Eles freqüentam as feiras com o intuito de melhorar sua performance pessoal.

Têm consciência da importância do aprendizado e do aprimoramento. Investem seu tempo

e empenho no domínio pessoal de seu ofício. Nas feiras que se realizam no Brasil,

mostrando as mesmas novidades tecnológicas, encontramos os diretores, gerentes e

responsáveis pela produção das empresas, com a intenção de levar para suas organizações

o que há de moderno e convencer os trabalhadores da necessidade de utilizá-los em uma

tentativa de ensinar de “cima para baixo”.

A qualificação da mão-de-obra é um longo processo em que o maior interessado deve ser o

trabalhador, orgulhoso de sua profissão e entusiasmado pelo crescimento profissional. A

empresa deve promover e estimular o desenvolvimento pessoal, mas é do indivíduo que se

deve esperar a motivação.

Concluímos portanto, que para melhorar a produtividade nos canteiros de obras no Brasil é

necessário investir na capacitação da mão-de-obra, nas práticas gerenciais e em ações que

resultem no acesso a máquinas e equipamentos modernos a preços compatíveis com a

nossa realidade.

O brasileiro aprende e se desenvolve com facilidade. A disseminação de novos métodos a

partir da implantação de novos equipamentos é um bom caminho para a formação e

desenvolvimento da mão-de-obra.

No entanto, as empresas de construção e montagem no Brasil, se deparam com gastos de

importação que tiram o estímulo à modernização. Além do risco cambial, sempre presente

na análise de riscos dos empresários, os impostos e taxas levam o valor do bem importado

a um nível que inviabiliza a sua aquisição quando se analisa a taxa de retorno.






Em recente experiência de consórcio com uma empresa chilena, pudemos comprovar que

um equipamento importado dos EUA chegou ao Chile isento de impostos de importação ao

passo que, o mesmo equipamento foi internalizado no Brasil com um custo adicional de 45

% (Imposto de Importação + IPI+ ICMS).

O conceito de pré-fabricação de peças de tubulação – “spools” – nos projetos para

implantação de complexos petroquímicos no exterior é uma prática de mais de 30 anos. A

produtividade obtida em uma oficina de pré-fabricação é muito maior do que a obtida em

canteiro de obra. Um solda realizada no campo envolve 4 vezes mais homens-horas do

que uma solda realizada em “pipe-shop”.

Há que se considerar que nem todas as soldas podem ser realizadas em “pipe-shop” no

entanto, a proporção de 60% para 40% para soldas realizadas em “pipe-shop” e no campo

é bem razoável.

Quando se fala na proporção de tempo de 4 para 1 para a solda realizada no campo em

relação à realizada em “pipe-shop” há que se lembrar que, para a execução de uma solda

no campo, será necessária a preparação andaimes e plataformas, o transporte do “spool” e

do equipamento de soldagem até o local da montagem, os cuidados com a prevenção de

acidentes, o tempo de espera para a liberação de trabalho, enfim, todas as precauções e

preparativos que são exigidos no campo e que no “pipe-shop” são realizados de modo

corriqueiro.

A competência do profissional na atividade de fabricação e montagem de tubulações

também influencia de modo significativo a produtividade. Como em qualquer atividade

humana, o “saber fazer” cria satisfação, motivação e elimina o tempo perdido pela

insegurança e, pior ainda no retrabalho.

A competência do profissional, pode ser avaliada pela formação (escolaridade), experiência

(tempo em que atua na atividade), habilidade (tendência natural para o tipo de atividade)

e treinamento, determinado a partir da necessidade de treinar um indivíduo que tem as

três capacidades anteriores para uma atividade específica.

As associadas da ABEMI – Associação Brasileira de Engenharia Industrial, conscientes da

carência de mão-de-obra competente para realizar as obras de construção e montagem

industrial, tomou a iniciativa de desenvolver um programa para qualificar trabalhadores.

Com o apoio do SENAI foi criado um curso para a formação de encanadores industriais,

justamente por ser a atividade de fabricação e montagem de tubulações aquela que é

considerada a mais crítica nos canteiros brasileiros em termos de baixa produtividade em






relação aos canteiros nos EUA ao lado de ser a atividade que exige maior quantidade de

horas, como já falado neste trabalho.

O tema de aumento da capacidade da mão-de-obra é objeto de um outro projeto do PRO-

MINP, o ABAST 12.

Cabe a todas as empresas de montagem industrial no Brasil incentivar a formação de

profissionais e a adotar em seus canteiros os métodos e ferramentas utilizados em

canteiros no exterior. Não é suficiente a aquisição de máquinas e equipamentos modernos

e eficazes se não dispusermos de mão-de-obra competente para utilizá-los. Essa afirmação

pode parecer superficial em função de ser lógica, no entanto, é penoso e dispendioso o

processo de educação e treinamento para conduzir nossos trabalhadores a abandonar

métodos com que estão habituados há décadas para adotar métodos modernos.

Como exemplo, menciono o caso verídico de soldadores que se negam a trabalhar

sentados em frente a um tubo de aço que gira à sua frente para fazer uma junta soldada

por que, orgulhosamente, não querem “perder a mão” e a certificação que obtiveram para

soldar em posição ASME 6G, ou seja, contorcendo-se em torno do tubo fixo para realizar a

soldagem de uma junta.

É essencial o investimento racional e simultâneo em:

1) Aquisição de máquinas e ferramentas com correspondente adoção de novos métodos.

2) Formação de mão-de-obra.

5.2 Atuação nos Processos com Foco na Produtividade

5.2.1 Planejamento

Os índices de produtividade são diretamente afetados pelo grau de planejamento do

empreendimento. Os esforços para a mobilização de recursos humanos e materiais para

um canteiro de construção e montagem devem seguir um planejamento rigoroso. Não é

viável a flutuação intermitente dos recursos segundo as necessidades diárias de um

canteiro. O curso dos homens-horas das equipes disponíveis correm inexoravelmente

com o tempo.

Em uma fase inicial de um empreendimento, na qual o planejamento deve ser

detalhado, o custo despendido para mudanças e correções é irrisório e a capacidade de






adequação do empreendimento elevada. Em uma fase avançada do empreendimento, o

custo para mudanças será elevado e a capacidade de adequação baixa, podendo mesmo

inviabilizar as mudanças requeridas. A energia e recursos despendidos na elaboração de

uma Estrutura Analítica de Projeto (WBS) detalhada será sempre proveitosos.

A EAP detalhada é a base que permite aos gerentes do empreendimento respeitar os

requisitos contratuais de escopo e prazo e de prever: Projetos e informações, análise

dos riscos e suas mitigações, materiais de aplicação, recursos humanos, planos e

sistemas de comunicação, critérios e controle da produção, critérios e controle da

qualidade, máquinas e ferra-mentas para a execução.

5.2.2 Materiais

A adoção de máquinas e processos automáticos que dispensam o uso intensivo da mão-

de-obra exige rigor na especificação e aquisição de materiais. Persiste nos canteiros de

obras brasileiros a prática de “recuperar” ou “aproveitar” materiais não-conformes. A

produtividade é direta e profundamente afetada pela qualidade dos materiais que

chegam nos canteiros de obras. Pode-se gastar, na preparação de um bisel na

extremidade de uma conexão, na redução da espessura da extremidade de um tubo ou

na tentativa de eliminar a ovalização de um tubo, a mesma quantidade de horas

previstas para realizar o acoplamento e soldagem daquela junta. Ou seja, realiza-se a

mesma tarefa com a metade da produtividade prevista. Esse fato pode ocorrer em lotes

de peças, de procedência nacional ou importada.

A adoção de sistemas de qualidade nos canteiros de obras, com inspeção e

rastreamento dos materiais a partir de seu recebimento, é essencial para que não sejam

computadas como operacionais as horas gastas em atividades de recuperação e

adaptação. Os materiais não-conformes, segregados e submetidos a um tratamento

específico de análise de causas, resultará em uma medida da produtividade sem

distorções e, indiretamente, no aumento do grau de maturidade das empresas

brasileiras.

5.3 Máquinas e Equipamentos

As inovações que foram introduzidas nos canteiros brasileiros nos últimos 30 anos, nas

atividades de fabricação e montagem industrial são resultado de ações individuais de

poucas empresas de montagem. De uma forma geral, nos canteiros brasileiros, trabalha-se

com máquinas e ferramentas ultrapassadas.






O elevado custo de aluguel de máquinas e equipamentos, em relação ao que se pratica no

exterior, resulta na maior utilização de mão-de-obra que por sua vez resulta em índices de

produção piores (hh / trabalho unitário).

Para permitir o acesso de máquinas, ferramentas e equipamentos de última geração, é

necessária uma política de incentivo às empresas que operam no Brasil,

independentemente de sua nacionalidade, atuando na redução dos custos de importação:

imposto de importação, IPI, ICMS, taxas alfandegárias, taxa da marinha, e outros.

No anexo B apresentamos o resultado de nossa pesquisa para identificação de máquinas e

equipamentos utilizados no momento em canteiros de alta produtividade, para atividades

usualmente praticadas em montagem industrial.






6 ANEXOS

6.1 ANEXO A: Índices de Produção – Mão-de-Obra Direta

Emissão: 30/12/03 Revisão B: 15/04/04 Revisão D: 14/06/04

Revisão A: 03/03/04 Revisão C: 15/04/04






Notas importantes:

Nota 1: Critérios para a adoção dos índices pelas empresas:

a) Cada empresa foi orientada para adotar o que considera um ótimo índice, ainda que ele

não seja aquele que a empresa obtenha em seus trabalhos quotidianos. Foram

consideradas as atividades que influenciam diretamente os índices como movimentação,

interrupções aceitáveis dos trabalhadores, tempo para regulagem das máquinas, tempo

para repouso do trabalhador, tempo para limpeza da área de trabalho.

b) Por outro lado as empresas foram orientadas para expurgar dos índices as causas

também usuais mas que não deveriam ocorrer em um trabalho organizado e com foco na

produtividade tais como falta de desenhos ou instruções, supervisão falha, falta de

materiais que garantam a continuidades, incapacidade individual do profissional, greves.

Nota 2: Os índices referem-se à Mão-de-Obra Direta (MOD).

Os índices expressam apenas as horas da Mão-de-Obra Direta envolvida na atividade.

Definimos como Mão-de-Obra Direta a equipe composta pelo Encarregado / Chefe de

Turma e seus subordinados: encanadores, soldadores, montadores, ajudantes. As horas de

trabalho dos supervisores, inspetores de qualidade, técnicos de materiais, almoxarifes, não

estão consideradas nos índices.






Nota 3: Pré-fabricação e montagem de "spools".

Com relação ao índice relativo à montagem de tubulação, lembrar que estamos falando de

montagem de "spools" que foram pré-fabricados e disponibilizados para a montagem no

campo. A atividade de montagem no campo consistirá no transporte do "spool", montagem

e desmontagem de andaimes ou acessos, ajustagem do "spool", soldagem das 02

extremidades de outras conexões, suportação e teste hidrostático.

Nota 4: Índice adotado.

O valor adotado corresponde à média aritmética dos índices fornecidos pelas quatro

empresas.






6.2 ANEXO B: Métodos, Máquinas e Equipamentos Utilizados em Obras de Construção e Montagem Industrial

6.2.1 Introdução

Por ocasião das reuniões entre as empresas de montagem industrial associadas da

ABEMI, concluímos que a atividade em que deveríamos concentrar nosso foco era a

fabricação e montagem de tubulações. Essa conclusão despontou quando verificamos

que a atividade de tubulação na montagem de uma planta petroquímica consome cerca

de 45% dos homens-horas totais, com as 55% remanescentes estão subdivididas em:

Montagem de equipamentos 15% Montagem de estruturas metálicas 15% Montagem das instalações elétricas e de instrumentação 25%

Outro aspecto que nos levou a essa conclusão foi a diferença de 54% observada entre a

produtividade obtida no Brasil e no exterior. Precisamos de 10h para realizar a tarefa

feita em 6,5h por nossos pares em canteiros no exterior.

Neste anexo, preocupamo-nos em identificar os métodos e equipamentos empregados

em oficinas de fabricação especificamente preparadas para produzir peças tubulares,

usualmente conhecidas sob o nome de “spools”, de “carretel” em inglês. Nos EUA e

Europa, existem oficinas especializadas de fabricação de “spools”. Essas oficinas,

conhecidas sob o nome de “pipe-shops”, pré-fabricam as peças e as entregam às

empresas de montagem industrial com qualidade assegurada. No Brasil, essas oficinas

especializadas não existem. A fabricação dos “spools” é feita pelas próprias empresas de

montagem industrial, usualmente em “pipe-shops” instalados de forma provisória na

área industrial do Cliente final.

A produtividade dos “pipe-shops” especializados é notavelmente superior àquela obtida

em canteiros provisórios por vários motivos: A perenidade da equipe de produção,

comparada à rotatividade inerente às obras com prazos definidos. A adoção de métodos

de linhas de produção, com automatização de processos. A implantação de máquinas de

movimentação e operatrizes de modo definitivo. O aprendizado contínuo das equipes. A

adequação às condições climáticas.






Procuramos também neste anexo, reproduzir artigos escritos em revistas

especializadas, que orientam os gerentes técnicos a identificar, selecionar e aplicar

métodos que aumentem a produtividade em suas obras.

6.2.2 Montagem De Tanques De Derivados De Petróleo

Na montagem de um tanque a partir de chapas calandradas, cerca de 35% dos

homens-horas serão consumidas no manuseio, montagem e ajustagem das chapas e

65% na sua soldagem.

A utilização de andaimes tubulares apoiados sob o solo para as operações de montagem

e soldagem chega a consumir 25% do custo total da montagem.

O método que apresenta melhor produtividade a baixo custo é a montagem e soldagem

do tanque de “cima para baixo”. Monta-se no solo o teto e o anel superior do costado.

Com o auxílio de macacos hidráulicos posicionados ao longo do perímetro do costado do

tanque, empreende-se o levantamento do anel superior juntamente com o teto até a

elevação que permita a montagem do anel imediatamente abaixo.

Atenção ao curso útil dos macacos hidráulicos que deverá permitir o acesso do anel

seguinte após o levantamento do anel precedente. Existem empresas brasileiras que

locam os macacos e prestam o serviço de instalação e operação dos mesmos.

A operação de soldagem será sempre realizada a uma altura baixa em relação ao solo,

correspondente à largura da chapa do costado. Desta forma evita-se o andaime e o

trabalho em altura. Seguem fotos ilustrativas.






As soldas verticais do costado são feitas com processo semi-automático MIG. Existe

disponível no mercado mecanismos motorizados que realizam a solda vertical MIG de

forma automática. A empresa norte-americana BUG-O comercializa esse mecanismo. A

empresa Koike Aronson Inc., utilizando equipamento LINCOLN para solda no processo

de arco submerso, desenvolveu um equipamento para solda automática das soldas

horizontais de costados de tanques. Trata-se de uma cabine de solda que aloja o

equipamento de solda em arco submerso e o operador, de forma confortável. A cabine

se move encostada no costado do tanque, movida por acionamento com variação

contínua de velocidade. A cabine fica “pendurada” na borda superior do costado do

tanque. Anexamos a seguir fotos da cabine de solda.






Fornecedores dos equipamentos:

Koike Aronson Inc. www.koike.com

BUG-O-SYSTEM www.bugo.com

GULLCO www.gullco.com






6.2.3 Fabricação E Montagem De Tubulações

Dentro da disciplina “Tubulação”, estaremos subdividindo-a em pré-fabricação e

montagem.

A atividade pré-fabricação é caracterizada pela possibilidade de maior planejamento,

introdução de rotinas, padronização de processos, desenvolvimento de métodos

específicos, nenhuma interferência com outras áreas da montagem, além de sofrer

menor para não dizer nenhuma interferência de intempéries.

A pré-fabricação é composta de sub-atividades e dentro de cada sub-atividade

estaremos apresentando alternativas que permitirão uma maior produtividade. Esta

produtividade irá refletir num menor custo do trabalho que poderá além de tornar o

prestador de serviço mais competitivo minimizar os custos para o cliente final.

A pré-fabricação será subdividida em:

1 Manuseio/Recebimento/Distribuição de Material.

2 Corte/Biselamento

3 Montagem dos Spools

4 Soldagem

5 Posicionadores

6.2.3.1 Manuseio / Recebimento / Distribuição De Material

Serão tratados os seguintes itens:

(i) Carro hidráulico para paletes;

(ii) Guindauto ou guindaste de pequeno porte;

(iii) Empilhadeiras Manuais, com motor elétrico ou motor de combustão interna;

(iv) Carro plataforma;

(v) Ponte rolante;

(vi) Prateleiras para ar condicionado de tubos e conexões;

(vii) Identificação de “spools” e peças.






Carro hidráulico para paletes:

Características Técnicas: Equipamento utilizado para manuseio de conexões

(flanges, conexões, válvulas). Necessita de piso retangular (cimentado) devido aos

rodízios utilizados. Trabalha com palets (plataformas) padrão facilitando o serviço

de carga e descarga.

Capacidade: até 2t

Dimensões: 1,3m (altura) / 0,68m (largura) / 1,5m (compr.)

Principais Fornecedores: Transall / Carril / Big / Cidan






Guindauto ou guindaste de Pequeno Porte:

Características Técnicas: Equipamento utilizado para manuseio de tubulação no

pátio de estocagem. No caso de guindauto, o equipamento só trabalha quando

“patolado”. O guindaste Grove pode se movimentar com carga sobre a carroceria ou

com a peça içada diferente a área de locomoção.

Capacidade: até 18 toneladas

Dimensões: ver catálogo

Principais Marcas: Grove/Hiab/ Madal






Empilhadeiras Manuais, com motor elétrico ou motor de combustão

interna:

Características Técnicas: O uso de empilhadeiras, em qualquer das 3 versões,

agiliza o manuseio de peças não só sobre os palets como também na movimentação

dos itens no pátio de descarga. A motorização elétrica ou a gás permite sua

utilização também internamente junto com as pontes rolantes (item 1.5) na área de

fabricação.

Capacidade: até 10 toneladas


Principais Marcas: Meppam / Paletrans / Halia / Genie / Lifttrans






Carro plataforma:

Características Técnicas: Equipamento de apoio utilizado para manusear tubos e

conexões de menor porte. Trafego sobre piso irregular quando equipado com rodas

com câmara de ar.

Capacidade: até 800 kg.


Principais: Marcon/Transall/Rod-Car/Carril






Ponte rolante:

Características Técnicas: Equipamento que necessita de pista de rolamento para se

deslocar. Sua utilização ao invés de um pórtico, permite maior mobilidade / e

menos interferência dentro da área de trabalho. Sua operação pode ocorrer através

de botoeira com cablagem ou com controle sem fio.

Capacidade: até 5t

Dimensões: compatíveis com as instalações

Principais Fabricantes: Bauma/DK Demag/Rovela






Prateleiras para ar condicionado de tubos e conexões:

Características Técnicas: O acondicionamento de tubos, conexões, válvulas e

acessórios requer soluções práticas e flexíveis. A má organização do estoque

ocasionará dificuldade no controle e no suprimento para as linhas de montagem.

Deverá ser prevista a identificação dos locais de armazenamento visando facilitar o

manuseamento dos itens.

Dimensões: compatíveis com as instalações

Principais fabricantes: Altamira / Marfinite






Identificação de “spools” e peças:

Características Técnicas: Etiquetas ou marcações puncionadas. Tendo em vista a

alta produção obtida na pré-fabricação de spools faz-se necessário um sistema de

identificação confiável que permita a rastreabilidade de todos os passos envolvidos

no processo. A utilização de marcadores / puncionadores auxilia tanto na

identificação de itens não conformes, especificação de material bem como de spools

executados.






6.2.3.2 Corte e Biselamento

Existem diversos processos para corte e biselamento de tubulação, o processo a ser

adotado deverá levar em conta o volume de produção bem como o tipo de material

a ser cortado e biselado.

(i) Corte a Plasma

(ii) Equipamento Cort – U – box para corte de tubos.

(iii) Cortadeiras elétricas e pneumáticas.

(iv) Mesas de corte para barras de tubos.

(v) Bizeladoras elétricas ou pneumáticas.

Corte a Plasma:

Historicamente as empresas de montagem industrial utilizam o sistema “oxi-

combustível” para fazer o trabalho de corte nas tubulações de aço carbono. Trata-se

do processo de corte com maçarico utilizando os gases oxigênio e acetileno.

Já as tubulações de aço inoxidável eram cortadas com o auxílio de discos de corte

ou muitas vezes com serras elétricas. Com o desenvolvimento de equipamentos de

“corte e plasma”, a operação de corte ficou bastante facilitada tanto para o aço

carbono, aço inoxidável e aços liga.

A velocidade de corte com o sistema plasma supera a rentabilidade do oxicorte. As

máquinas de corte a plasma operam com ar comprimido e/ou com gases

específicos, dependendo do resultado necessário a ser obtido. Muitas vezes, o corte

obtido através do plasma não necessita de um biselamento posterior, mas sim

apenas uma limpeza / acabamento da superfície cortada.

ALGUMA TEORIA SOBRE O CORTE A PLASMA:

Ao aplicar-se uma diferença de potencial tipo descarga de alta freqüência entre dois

pólos imersos em uma atmosfera gasosa, ioniza-se parte dos átomos do gás,

criando-se assim um meio condutor de corrente elétrica entre os pólos, chamado,

meio condutor de terceira classe.






Com manutenção da diferença de potencial entre os pólos, é estabelecido um fluxo

de corrente elétrica através do gás, gerando assim uma maior ionização e

aquecimento do meio. Isto ocorre através da decomposição das moléculas do gás

em cátions, nêutrons e elétrons. É observado nessa fase o calor latente, que é

característico das mudanças de fase. Denomina-se esse estado de quarto estado da

matéria ou estado "Plasma".

No processo de oxi-combustível, o calor gerado está limitado, pois parte da energia

da chama é cedida para dissociar os elementos combustíveis (reação endotérmica).

No caso do Plasma a temperatura é limitada somente pela corrente do arco elétrico,

pois todo calor gerado no Plasma é utilizável. As temperaturas podem chegar até

60.000°C, sendo que industrialmente se utiliza entre 18.000 a 24.000°C, enquanto

as chamas oxi-combustíveis atingem a faixa de 3.000°C.

Um outro grande avanço no processo Plasma foi dado pela constrição do arco

elétrico. Abaixo podemos comparar o processo TIG com o processo Plasma, em

termos de temperaturas geradas versus constrição do arco. A constrição do arco

também gerou uma diminuição drástica na Z.T.A. (Zona Termicamente Afetada).






A velocidade de escoamento do jato plasma está em torno da velocidade sônica,

isto é 340m/seg e é utilizada para ejetar o material ejetado pelo corte ou

goivagem.

O arco é estabelecido entre um eletrodo não consumível e a peça. O gás exposto

ao grande calor do arco na câmara da tocha, se expande rapidamente e é forçado

através de um orifício constrito, gerando um jato de alta velocidade e alta

temperatura que é concentrado sobre uma pequena área na peça promovendo a

fusão do metal. As partículas fundidas são removidas, continuamente pelo jato

plasma, formando o corte.

Um outro dispositivo para facilitar o corte é o movimento rotacional do gás na

câmara da tocha. Esse movimento produz um efeito "saca-rolhas" que aumenta a

velocidade, intensidade e eficiência produzindo cortes livre de rebarbas com mínima

sangria e bordas com uma angulação de quase 90°.

Veja abaixo o movimento rotacional do gás na câmara da tocha.

A fonte de energia para o processo plasma corte é eletrônica, do tipo corrente

constante e possui uma série de dispositivos que garantem a integridade do

processo de corte e de proteção do equipamento e do operador.

A fonte sendo eletrônica monitora a corrente de corte, mantendo-a constante

mesmo que haja variações na rede elétrica e na distância tocha-peça, mesmo com

operadores inexperientes.

As proteções existentes são:

• Termostato: Protege contra trabalhos acima da capacidade do equipamento;

• Pressostato: Garante uma pressão mínima de entrada do gás plasma;

• Sensor de Corte: Ignita a alta freqüência toda a vez que o arco de corte é

interrompido e o gatilho da tocha é mantido pressionado.






• Sensor de Falta na Rede: Protege o equipamento contra a falta de uma fase na

rede;

• Sensor do Bico de Corte: Protege o operador na troca de consumíveis da tocha.

A seqüência de eventos é a seguinte:

PROBLEMAS NO CORTE:

Penetração Insuficiente

a) Velocidade de Corte Muito Elevada: Quando a velocidade de deslocamento

da tocha é muito maior do que a de remoção do metal fundido pelo jato plasma, o

arco não penetrará o suficiente na chapa.

b) Bico de Corte Danificado: Quando o bico de corte está danificado,

usualmente o seu orifício está alargado ou alongado. Isto poderá acarretar vários

efeitos. Jato plasma de baixa temperatura, devido à diminuição da densidade de

corrente. Baixa velocidade do jato plasma devido ao aumento da área da seção

transversal do bico de corte. O fluxo de gás não é concêntrico e tende a formar

ângulos com a chapa, como no efeito causado por um bico de corte sujo, no

processo oxi-combustível.

c) Pressão de Gás Inadequado: Isto realmente significa baixa pressão de gás,

resultando numa baixa velocidade do gás e grande queda na temperatura do gás

plasma.






Extinção do Arco

a) Velocidade de Corte Muito Baixa: O efeito de baixa velocidade de corte pode

ser avaliado, imaginado-se uma peça sobre qual a tocha não se mova. O jato

plasma, gradualmente irá derretendo a região formando um furo. Isto causará um

aumento de comprimento de arco e, também, da voltagem, até que a fonte perceba

que a tensão está muito alta, desabilitando dessa forma a continuidade de arco.

b) Conexões Inadequadas: Conexões pobres podem causar perdas de voltagem

na tocha. A fonte de energia as sente como um aumento de comprimento do arco,

podendo desabilitá-lo.

Formação de Escória

a) Velocidade de Corte Muito Alto

ou Muito Baixa: Para qualquer

material a característica da curva de

escória pode ser determinada

empiricamente. Veja ao lado uma

curva típica para a ProCut 60

(Miller).

Arco Duplo

O arco duplo é um arco paralelo ao arco que ocorre toda vez que V1+V2+V3 sejam

menores do que Vn, onde:

V1 = Tensão no interior do bico

V2 = Tensão catódica do bico

V3 = Tensão bico para obra

a) Baixa Pressão de Gás: A baixa pressão de gás reduz a tensão V1 e também

diminui a refrigeração, aumentando a temperatura bico do cobre reduzindo a V2.

b) Bico de Corte Danificado: O bico danificado apresenta superfícies irregulares

no orifício, diminuindo a velocidade do jato plasma o que diminui V1 e V2.






c) Eletrodo Mau Adaptado: Isto diminuirá a distancia interna do bico ao

eletrodo diminuindo dessa forma V1.

d) Contato entre Peça e Bico - Diminui V3.

e) Respingos Pesados e Grandes: Os metais derretidos se arremessados ao bico

de corte. Podem ocorrer os seguinte fatos: Contato do eletrodo com o bico -

Redução de V1, ou contato do bico com a peça - Redução de V3.

f) Baixa Velocidade em Chapa Fina: A uma velocidade muito baixa a chapa se

derreterá muito rápido propiciando o arco duplo, pois no arco haverá um aumento

do Vn e manutenção do V3.

Condições Instáveis do Corte

a) Velocidade de Corte: Tanto a velocidade alta quanto a baixa são

indesejáveis. Para se obter a

velocidade adequada, pode-se

observar o angulo de saída do

jato plasma, conforme

indicado. A velocidade ideal

ocorre quando o jato de saída

está a 45º.

b) Conexões Inadequadas de Cabos e Mangueiras: Isto pode resultar em

variações na vazão de gás ou na corrente que aparentemente estarão inadequadas

para o corte de qualidade.

c) Eletrodo Desgastado: O eletrodo é feito de cobre e possui um inserte de

Rafnio. É este metal de devemos atentar quando da avaliação do eletrodo. Os

efeitos de seu desgaste poderão ser notados na aparição de arcos duplos, desgaste






excessivo e irregular do bico de corte e também no aparecimento de chanfros

excessivos no corte.

Baixa Vida Útil dos Consumíveis

a) Excessiva corrente para o bico de corte, resultando em sobreaquecimento e

arco duplo.

b) Baixa vazão de gás.

c) Contato do bico de corte com a peça ou com o metal derretido causando arco

duplo ou fusão do bocal.

d) Umidade no ar comprimido, acima do normal.

e) Excessiva pressão de gás.

Grande número de ignições.

GASES DE CORTE:

Gás Plasma

Vantagens Desvantagens

Hidrogênio Alta potência calórica Alta velocidade Boa qualidade do corte Pouca fumaça

Baixo peso molecular necessita de combinações com o Argônio.

Nitrogênio Idem ao H2 Grande formação de fumaça. Necessita aspiração. Difícil paralelismo de corte.

Argônio Alto peso molecular Excelente para chapas finas

Baixa potência calorífica. Baixa velocidades. Necessita de combinações com o H2.

Ar Comprimido Alta potência calorifica Alta velocidade Excelente qualidade de corte Médio peso molecular Ideal para aço carbono Baixo custo Boa qualidade de corte

Grande formação de fumaça. Necessita aspiração ou boa ventilação.






EQUIPAMENTO PARA CORTE A PLASMA:

Características Técnicas: Utilizado para corte de tubos de aço carbono, aço liga e

aço inoxidável. Cada equipamento possui capacidade de corte específica. A

velocidade de corte é função do material e da espessura a ser cortada. O corte

poderá ser manual ou automático quando acoplado a um sistema específico. O

sistema de corte a plasma trabalha com um insuflamento de gás, que pode ser o ar

comprimido, que interfere na qualidade do corte.

Principais fornecedores: Miller / Lincoln/Plamacor






Equipamento Cort – U – box para corte de tubos:

Características Técnicas: Equipamento para semi-automatizar o processo de corte.

Trata-se de um carro motorizado que se desloca sobre a superfície do tubo em um

movimento circular e porta um dispositivo de corte que pode ser um maçarico para

Oxi-corte ou uma tocha a plasma.

Principais fornecedores: Air Liquide/H&M/Mathey Dearman/Poro Bronze






Cortadeiras elétricas e pneumáticas:

Características Técnicas: Equipamento elétrico ou pneumático para corte de tubos.

Efetua corte orbitando o tubo. Aplicado principalmente em tubulação inoxidável.

Sistema de corte através de lamina tipo fresa. Utiliza óleo de corte para aumentar a

vida útil da lamina. Acoplável a mesa de corte par aumentar a produtividade.

Principais fornecedores: Axxair / George Fischer






Mesas de corte:

Características Técnicas: Mesa utilizada para cortar tubulação de aço carbono, aço

inoxidável, aço liga. Trata-se de um acessório que poderá receber equipamentos

diversos para corte. Utilizada como dispositivo para medir a peça para ser cortada.

Principais fornecedores: Starret / Vernon / Pema






Bizeladoras elétricas ou pneumáticas para extremidades de tubos:

Características Técnicas: Equipamento utilizado para preparar as extremidades dos

tubos cortados que serão acoplados às conexões. A execução do “bisel” deve

obedecer a normas técnicas pré definidas para que o processo de soldagem alcance

o resultado esperado.

Principais fornecedores: Protem, Tritool, Wachs






6.2.3.3 Montagem de “spools”

Na pré-fabricação de “spools” deveremos acordar previamente com nosso cliente,

tolerâncias de medidas e de alinhamento, para que o resultado final não afete a

montagem definitiva da tubulação.

Estas tolerâncias podem ser obtidas através de publicações nacionais ou

internacionais. A organização P.F.I. PIPE FABRICATION INSTITUTE (www.pfi-

institute.org) é internacionalmente reconhecida como referência de padrões. As

tolerâncias requeridas pelas normas americanas ANSI são as mesmas indicadas

pelo PFI.

É importante ressaltar a necessidade de instrumentos de medição que permitam a

comprovação das medidas obtidas nessa pré-fabricação dentro das tolerâncias

exigidas.

Após a preparação das peças que comporão o “spool”, fabricadas através de

equipamentos citados no capítulo 1 e 2 deste manual, nesta etapa estaremos

mostrando alguns itens que fazem parte de uma célula de trabalho visando uma

maior produtividade do processo.

Toda a cadeia envolvida na atividade “pré-fabricação de tubulação” deverá estar

sincronizada para evitar gargalos de produção.

Na distribuição dos serviços de pré-montagem dos spools deveremos levar em

conta alguns fatores básicos como:

Tipo de material a ser utilizado para evitarmos contaminação entre o ferramental

utilizado e a tubulação.

Bitola da tubulação a ser pré-montada, para adequar seu manuseio com os

equipamentos disponíveis na célula de trabalho.

Tipo de processo de solda que será adotado após a armação, para minimizar o

manuseio da peça armada.

Planejar a divisão de um isométrico em alguns spools com o objetivo facilitar seu

manuseio, adequação de processos de solda e seu despacho.

Existem no mercado de “Softwares”, programas que contemplam a transformação

de plantas de tubulação e/ou isométricos em spools.






Equipamentos apresentados neste capítulo:

(i) Instrumentos de medição: Hi-Low / Calibre de solda e bisel

(ii) Dispositivos para a montagem de tubos com conexões.

(iii) Balancins / Esquadros / Preguiças de apoio.

(iv) Proteção para as extremidades dos spools fabricados.

(v) Células de trabalho: Monovias / Talhas

Instrumentos de medição: Hi-Low Welding Gauge:

Características técnicas: Instrumento utilizado para medir o alinhamento interno

entre Tubo X Tubo ou Tubo x Conexão

Principais Fornecedores: GAL Gage Co., Intercon Enterprises inc.

(www.intercononline.com)






Instrumentos de medição: Calibre de solda:

Informações técnicas: Instrumento utilizado para medir: altura e largura do cordão

de solda, desalinhamento externo e ângulo do bisel

Principais Fornecedores: FBTS, GAL Gage Co, Inco Solda






Dispositivos para a montagem de tubos com conexões:

Informações Técnicas: Para a utilização dos dispositivos de acoplamento de

conexões, algumas considerações devem ser levadas em conta como:

• Dispositivo deverá ser fabricado com material compatível com o material da

tubulação de modo que não haja contaminação.

• Os dispositivos de montagem tem o objetivo de facilitar o acoplamento e não o

de corrigir ovalizações existentes nos tubos e nas conexões.

Principais Fornecedores: H&M Pipe Beveling Machine Company, Inc.

(www.hmpipe.com), Sumner Manufacturing Co., Inc (www.sumner.com), Mathey

Dearman, Inc. (www.mathey.com).






Balancins / Esquadros / Preguiças de apoio:

BALANCIM: Trata-se de ferramental de apoio visando facilitar o manuseio das

conexões, utilizado como acessório no içamento de peças.

Principais fornecedores: Sumner Manufacturing Co.,Inc (www.sumner.com)






ESQUADROS ESPECIAIS: Facilita o esquadrejamento bem como garante um

encaminhamento correto na pré-montagem de “spools”.

Principais fornecedores: Mathey Dearman,Inc. (www.mathey.com), Sumner

Manufacturing Co.,Inc (www.sumner.com).






CAVALETES DE APOIO OU PREGUIÇAS: Dispositivo utilizado no apoio dos tubos que

receberão conexões. Podem ser usados quando da rotação da tubulação em

processos de solda semi ou automáticos.

Principais Fornecedores: Sumner Manufacturing Co.,Inc (www.sumner.com),

Mathey Dearman,Inc. (www.mathey.com)






Proteção para as extremidades dos spools fabricados:

Informações Técnicas: Peças plásticas ou de madeira virando proteger tubulações

pré-fabricadas. Estes dispositivos protegem superfícies usinadas, tipo ressaltos de

flanges, soquetes de conexões bem como biséis e pontas roscadas.

Principais Fornecedores: Alliance (www.allianceplastics.com)






Células de Trabalho: Monovias, Talhas, Posicionadores, Balancins:

MONOVIAS, GUINDASTES GIRATÓRIOS OU PESCANTES: Dispositivos utilizados em

células de trabalho visando facilitar o manuseio de conexões que compõe um spool.

Fabricadas em perfis metálicos tipo “I“ permitem a montagem de trolleys e talhas

que agilizam o manuseio de curvas, tes e fittings em geral. Necessitam de

fundações compatíveis com sua capacidade de elevação e raios de ação.

Principais Fornecedores: Demag (www.demagcranes.com.br), Samm

(www.sammtalhas.com.br)

GUINDASTE GIRATÓRIO: Para a movimentação e manuseio de materiais em áreas

restritas, os Guindastes Giratórios de coluna ou parede são auxiliares

indispensáveis. Para locais de trabalhos tais como maquinas operatrizes, locais de

montagem, áreas de embarque/desembarque etc., os Guindastes Giratórios

agilizam as operações, eliminam os tempos de espera, diminuendo os custos de

produção, e aumentando assim a rentabilidade. E tudo isto com um investimento

pequeno.

Fornecedores: A DEMAG oferece os guindastes giratórios em diferentes versões.

Com giro ilimitado ou restrito, manual ou motorizado.

Guindastes DEMAG de giro limitado, linha SSK-KBK (de coluna) e WSK-KBK (de

parede):

Capacidade até 1.000 kg Lança até 7.000 mm Giro manual 300º

Guindaste de giro ilimitado, linha SDK e ZSD:

Capacidade até 10 t Lança até 10 m Giro manual ou motorizado n x 360º

Previstos para operação em ambientes fechados ou abertos.






TALHAS: Equipamentos manuais, elétricos ou pneumáticos de diversas capacidades

utilizados para a elevação de acessórios da tubulação bem como para facilitar o

manuseio do próprio “spool” durante sua fase de pré-fabricação. Pendurado em um

trolley, que permite o movimento na monovia de rolamento, agiliza o trabalho de

acoplamento dos tubos nas conexões.

Principais Fornecedores: Demag (www.demagcranes.com.br), Samm

(www.sammtalhas.com.br)

TALHA ELÉTRICA DE CORRENTE: A talha de corrente é um mecanismo de elevação

compacto e versátil. Seu tamanho reduzido permite sua fácil integração nos mais

diferentes equipamentos de movimentação de materiais tais como pon-tes rolantes,

monovias, guindastes ou ainda como mecanismo fixos de elevação. Encontram-se

talhas no mercado com capacidades de 100 a 5.000 kgf. Podem ser motorizadas,

operadas por meio de botoeiras, ou manuais. As motorizadas devem prever chaves

limite de percurso. Uma ampla gama de variantes permite a escolha mais adequada

para cada aplicação.






6.2.3.4 Soldagem

INTRODUÇÃO:

Em uma linha de produção de “spools” em que se procura produtividade, os

processos de soldagem devem merecer especial atenção. Qualquer que seja o

processo adotado, ele terá o seu rendimento melhorado se forem adotados

máquinas e dispositivos que permitam a ro-tação das peças em frente do operador

ou do soldador. Em outras palavras, sabendo que a produtividade da soldagem

depende diretamente da ação do soldador, é importante preparar a linha de

fabricação com métodos e dispositivos que lhe garantam conforto do ponto vista de

proteção ao calor e radiação, dos gases provenientes da soldagem e de sua postura.

Para se adotar um método de soldagem devemos considerar várias características

do processo. Material a ser usado, disponibilidade de equipamentos e de mão-de-

obra qualificada.

Cada processo deverá estar procedimentado em uma “ E.P.S.” (Especificação do

Processo de Soldagem) que irá determinar os parâmetros que deverão ser seguidos

para se obter o resultado esperado.

Os principais processos de soldagem disponíveis no mercado são:

GTAW (TIG) = Utiliza um eletrodo de tungstênio para abertura de arco e

normalmente é utilizado na execução das “raízes “ das soldas. Existe uma adição

de material através de uma vareta de material compatível com o processo. Durante

o processo de fusão existe uma proteção gasosa para garantir a solda em execução.

SMAW (ER) = Processo tradicional utilizando eletrodo revestido.

GMAW (MIG / MAG) = Processo com arame sólido e proteção gasosa.

FCAW (AT) = Processo com arame tubular e proteção gasosa.

SAW = Processo com arco submerso utilizando arame sólido ou tubular.

INNER SHIELD = Processo com arame tubular e fluxo de proteção interno.






INFORMAÇÕES TEÓRICAS ATUAIS PARA AUMENTO DA PRODUTIVIDADE:

Introduzimos a seguir 5 artigos extraídos de revistas especializadas e que ajudam

a planejar a linha de fabricação visando a obtenção de aumento da produtividade

com foco no processo de soldagem.

ARTIGO 1: O Que Há De Novo Em Máquinas De Solda?

Artigo extraído da revista Welding Journal de agosto de 2002.

1. Depoimentos de Fabricantes:

Os fabricantes de máquinas de solda estão buscando produzir equipamentos

eficientes com relação ao consumo de energia, flexíveis em relação ao processo de

soldagem, que garantam alta qualidade de soldagem e, além disso, que sejam

fáceis de operar.

Steve Sumner, gerente da Lincoln Electric Co. afirma que “os usuários de máquinas

de solda estão buscando maior flexibilidade. Há diferentes tipos de soldas que

precisam ser feitos, diferentes materiais a serem soldados.” Portanto os fabricantes

desejam uma má-quina única que possa realizar uma larga gama de trabalhos.

Mike Sammons, gerente da Miller Electric Mfg. diz: A tendência de todas os tipos

de fon-tes ( máquinas de solda ) é ser:

• mais leve.

• mais rápida.

• mais confiável

• mais flexível.

Robert Wiseman, gerente da Thermal Arc, uma companhia que pertence à

Thermadyne-Co., vê três maiores tendências no setor de produção de máquinas de

solda:

• Primeira tendência: A mudança de fontes convencionais para máquinas

inversoras. As inversoras são mais eficientes em relação à energia. Elas são

capazes de soldar segundo mais do que um tipo de processo e oferecem mais

flexibilidade ao usuário. A eficiência em energia é muito importante para

alguns fabricantes, especialmente para aqueles situados na costa oeste dos






Estados Unidos. A busca pelo aumento da eficiência conduz ao uso da

tecnologia de inversão de freqüência.

• Segunda tendência: Os usuários estão tendo necessidade de informações por

parte da fonte de soldagem. Eles precisam de informações para seus requisitos

de garantia da qualidade. Eles precisam assegurar que a máquina vai produzir

aquilo para que ela foi programada. Eles precisam ter confiança de que a

máquina está mantendo os parâmetros que foram estabelecidos e que esses

parâmetros possam ser monitorados.

• Terceira tendência: Há um aumento no interesse em automatizar os processos

de soldagem e de se associar as fontes de solda a robôs. Para essa finalidade,

os fabricantes de máquinas estão desenvolvendo melhores métodos de

comunicação entre as máquinas e equipamentos tais como controladores,

robôs, alimentadores de arame, assim como controle da forma da onda de

corrente.

Robert Fernicola, gerente da ESAB Welding & Cutting Products diz que o

desenvolvimen-to de fontes na ESAB nos últimos anos tem procurado o aumento da

eficiência em ener-gia, melhores características do arco, maior flexibilidade da fonte

e melhor afinidade en-tre operador e máquina.

Bill Guest, gerente da Daihen Inc., afirma que a afinidade operador – máquina tem

se tornado um aspecto muito importante em função da diminuição de soldadores

qualifica-dos em todo o mundo. Está se exigindo maior qualidade da soldagem

porém a partir de menor qualidade de mão-de-obra. A complexidade do sistema de

controle das novas fon-tes Turbo Pulse 350 e 500 DF da Daihen compensa a

deficiência da mão-de-obra por meio do controle contínuo da voltagem do arco.

2. Estágio atual no desenvolvimento de máquinas de solda:

Daihen Inc., Tipp City, Ohio. Desenvolveu a Turbo Pulse DF para MIG pulsante, que

emprega uma tecnologia para controle da onda pulsada denominada “Synchro

Short-Pulse Control”. Segundo a companhia, a máquina pulsa e curto-circuita ao

mesmo tempo. Isso cria um comprimento de arco curto e rígido que permite

aumentar a velocidade de depósito e com menor respingamento. Segundo o

gerente Bill Guest, essa tecnologia foi desenvolvida para satisfazer fabricantes de






automóveis no Japão que desejavam uma fonte MIG que produzisse um arco

estável, sem respingos, operando em maiores velocidades.

A Lincoln Electric F355i comunica-se diretamente com um robô por meio de um

sistema ethernet. Isso elimina alguns dos “hardwares and softwares” usualmente

requeridos entre a fonte e o controlador e faz com que o sistema inteiro funcione

com mais velocidade.

A Panasonic Factory Automation introduziu na fonte GB1 um micro-computador de

32 bits RISC que dá a ela um nível de inteligência maior do que o da maior parte

dos robôs de solda e que operará 125 vezes mais rápido. O resultado é o uso da

tecnologia de in-versor de freqüência para o controle da forma de onda em

soldagem MIG em curto-circuito.

A Thermal Arc está partindo para o controle das fontes usando um computador

pessoal (PC) . A operação é tão familiar como trabalhar com o Windows.

A ESAB está oferendo máquinas com uma tecnologia que tem a eficiência similar às

in-versoras porém com um custo de máquinas convencionais. Além disso, a nova

máquina Aristo MIG 400 usa um sistema BUS que possibilita que a fonte se

comunique com o ali-mentador de arame.

A Miller Electric’s Auto Link permite a conexão à rede 230 ou 460 V, mono ou

trifásica, sem que o operador tenha que fazer alterações internas na máquina. O

operador conecta a máquina à rede e o circuito eletrônico a ajusta

automaticamente.

Mais informações a respeito dos produtos podem ser encontradas nos endereços

das companhias:

www.daihen-usa.com

www.esab.com

www.lincolnelectric.com

www.millerwelds.com

www.panasonicfa.com

www.thermalarc.com






ARTIGO 2: A Importância Da Purga Interna Nas Soldagens De Tubulações:

Artigo extraído do catálogo geral da INTERCON Enterprises Inc.

1. Apresentação:

INTERCON ENTERPRISES é uma empresa norte-americana que desenvolve e vende

produtos para a soldagem de tubos e vasos de pressão.

A gama de produtos oferecidos é ampla: Dispositivos de atracação de tubos,

sistemas de purga, indicadores de presença de oxigênio no ambiente de soldagem,

papéis de purga. Os produtos são destinados a conferir produtividade e qualidade

nos processos de soldagem de aço inoxidável, titânio, inconel, aços liga. Mais

informações podem ser obtidas pelo fone 1 800 665 6655 ou

www.intercononline.com.

A purga de oxigênio e a proteção gasosa da poça de fusão nem sempre é levada

com a seriedade que merece nos canteiros de obras brasileiros. A conseqüência é a

obtenção de uma solda de qualidade inaceitável, que gera custos adicionais se for

constatada pelo controle da qualidade e que pode causar grandes danos futuros se

não for constatada.

A confiabilidade de uma planta construída com materiais especificados

adequadamente fica comprometida por causa da qualidade da soldagem desses

materiais.

2. Por que Purgar?

O atendimento às especificações e procedimentos nas atividades de soldagem de

metais que reativos a gases tais como titânio, níquel, zircônio, molibdênio, tântalo e

suas ligas, e de grande parte dos metais não ferrosos pode se tornar uma grande

dor de cabeça. A soldagem apropriada desses materiais é resultado de uma

combinação de três fatores:

a) Técnica de soldagem.

b) Equipamento.

c) Ambiente de soldagem.

Neste texto abordaremos o terceiro aspecto.






Oxidação na Área de Soldagem

Na soldagem de aços austeníticos cromo-níquel (AISI 304, 316, ... ) em um

ambiente onde há oxigênio, ocorre uma oxidação na área do cordão de solda e nas

suas proximidades, nas zonas termicamente afetadas. O fato é ainda mais crítico na

soldagem de titânio, zircônio, molibdênio, e outro metais que reagem com gases.

Resultado: As superfí-cies oxidadas perdem sua resistência à corrosão e tornam

necessário um tratamento adicional.

Um lixamento, esmerilhamento remove não apenas a oxidação como também a

camada de proteção passiva do aço. Outros meios mecânicos como escovamento,

jateamento abrasivo ou picotamento podem remover a oxidação e recuperar a

resistência à corrosão do aço. Em algumas situações, no entanto, como no interior

de tubos, é impraticável a aplicação desses meios mecânicos.

A solução prática é a o uso de gás de proteção interna que passa a ocupar o espaço

do ar com oxigênio.

3. Atmosfera Inerte:

O controle da atmosfera interna e conseqüentemente da oxidação é feito por um

gás de purga, normalmente um gás inerte mais pesado que o ar, tal como o

argônio, em conjunto com acessórios: unidades de purga, fitas de vedação de

alumínio e um indicador de presença de oxigênio. Esses acessórios são projetados

para manter a atmosfera da área de soldagem livre de oxigênio assim como para

medir com precisão o teor de oxigênio que possa ter ficado remanescente.

4. Controle da Atmosfera:

Durante a purga, normalmente permanece um resto de oxigênio que é devido a:

• Resíduo de oxigênio contido no gás de purga.

• Oxigênio contido nas tubulações e mangueiras de suprimento de gás.

• Penetração e difusão através de mangueiras, conexões, selagens e conexões na

máquina de solda, reguladores, unidades de purga, mangueiras de solda TIG e

de plasma.

• Aberturas na vedação da junta.






Considerando que a presença de oxigênio normalmente é uma soma de

quantidades muito pequenas, é recomendável controlar sua presença por

indicadores que indiquem ppm (partes por milhão). Um resíduo de oxigênio maior

do que 0,1% de um lado contribui para uma forte oxidação do cromo e de outro

lado inibe o fluxo homogêneo do cordão de solda resultando em uma qualidade de

solda fraca. Esta é a razão pela qual a soldagem de aços cromo-níquel não devem

ser feita com teores de oxigênio maiores do que 70 ppm. Na soldagem de passes de

raiz múltiplos, deve-se manter o fluxo de gás de purga até que o cordão atinja a

espessura de 10 a 12 mm, dependendo da Procedimento de soldagem e da

elasticidade do material.

Nota do tradutor: Em uma atmosfera de gás inerte, a gota líquida se funde com

aparência homogênea e com superfície lisa. Na presença de oxigênio, a gota se

funde com aparência calcinada, como um torresmo.

5. Unidade de Purga:

A unidade de purga consiste de um dispositivo que forma uma câmara em torno da

área de soldagem. No caso de proteção interna de tubos, esse dispositivo tem a

aparência de um carretel. O volume da câmara de purga deve ser o menor possível:

Isso vai resultar não apenas na melhor qualidade da solda como também na

limitação da quantidade de gás de purga necessário e no tempo de purga, que

tipicamente deve ser da ordem de 02 a 03 minutos.

6. Difusor:

É de suma importância que o gás de purga seja distribuído através de um difusor

sinterizado ou de metal perfurado a fim de garantir que o gás seja inserido na

câmara com baixa velocidade eliminando a mistura de ar e argônio sem excesso de

turbulência. Ao mesmo tempo a câmara deve ser selada contra a penetração de ar.

7. Fita de Vedação:

Para melhorar a qualidade da purga é recomendável que as juntas de tubos sejam

seladas com uma fita adesiva livre de compostos halogenados (que contenham






flúor, cloro, bromo, iodo ). As colas das fitas adesivas comuns podem contaminar o

material do tubo devido à presença de compostos halogenados.

8. “Vent”:

É importante a colocação de um “vent” para permitir a saída do ar e do excesso de

gás de pura da câmara.

9. Mangueiras e Tubulações de Gás Inerte:

Quando utilizar gás de purga transportado através de tubulações e mangueiras, é

importante lembrar que o oxigênio e umidade podem penetrar no gás pelas linhas.

Isso é particularmente verdadeiro quando a linha de suprimento não tem sido

usada durante um tempo. Neste caso, deixe fluir o gás de purga pela linha, sem

utilizá-lo, até que os resíduos de umidade e ar sejam eliminados.

Evitar Produtos com Compostos Halogenados: Os materiais dos dispositivos e

acessórios usados no processo não devem conter compostos halogenados e devem

ser resistentes ao calor.

10. Purga em Casos de Pré Aquecimento:

Na soldagem de aços liga de cromo com teor de cromo maior do que 1,25% que

normalmente só são soldados após pré-aquecimento da área de soldagem, a

formação de óxidos de cromo deve ser evitada. Isso pode ser feito mantendo o

resíduo de oxigênio menor que 1.000 ppm. Deve-se notar que o pré-aquecimento

com altas temperaturas promove a formação de óxidos e , nesses casos, é

recomendável manter o resíduo de oxigênio abaixo de 100 ppm. Em casos de

soldagens que requeiram pré-aquecimento, deve-se manter o fluxo de gás de purga

até que a temperatura caia a 180º C.

Nota do tradutor: Não é o caso dos aços inoxidáveis AISI 304 e 316 que têm em

sua composição 18% de Cromo.

Na soldagem de metais reativos tais como titânio, é necessário manter o resíduo de

oxigênio abaixo de 50 ppm. Qualquer presença de oxigênio mensurável em ppm

pode causar oxidação, resultando em porosidade e corrosão do metal líquido na

poça de fusão.






ARTIGO 3. QUANDO DEVEMOS USAR A SOLDA ORBITAL?

Artigo extraído da revista Tube & Pipe Quartetly – Summer 1990.

1. Um Pouco de História:

A soldagem orbital de tubos nasceu na década depois da 2ª Guerra Mundial, na

corrida espacial. Ela começou na então jovem indústria aeroespacial que havia na

Califórnia, EUA.

Os primeiros cabeçotes para solda orbital foram desenvolvidos usando o processo

GTAW (gás tungsten arc welding ) também chamado TIG. Apareceram então vários

fabricantes de equipamentos cada vez mais sofisticados, inicialmente se

concentrando no projeto mecânico do cabeçote de solda.

As máquinas de solda ou fontes para o fornecimento da corrente eram adquiridas

dos fabricantes convencionais de máquinas de solda. Os fabricantes dos cabeçotes

de solda orbital tinham de modificar as fontes para dotá-las das novas funções

requeridas pelos cabeçotes.

Os cabeçotes primitivos somente faziam soldagens autógenas, quer dizer, soldagem

sem adição de metal. O metal base de cada tubo é fundido e não há vareta

adicionando mais material. Popularmente, chamamos esse procedimento de

“caldeamento“. Na soldagem sem adição de material, as duas extremidades de

tubos devem estar perfeitamente ajustadas e encostadas sem abertura.

Com o tempo, foram desenvolvidos cabeçotes com alimentadores de arame. Isso

passou a permitir a soldagem de espessuras maiores e a aliviar a necessidade de se

ter um ajuste perfeito entre as extremidades de tubos a serem soldadas.

Nessa época, o controle automático de voltagem ( AVC ) foi adicionado às fontes.

Essa inovação permitiu o posicionamento automático no tempo real da agulha de

tungstênio sobre a poça de fusão durante a soldagem. Isso foi particularmente

importante para a soldagem orbital com adição de material quando era necessários

mais do que 01 passe para encher o chanfro.

A outra grande inovação introduzida foi a oscilação transversal da tocha durante

seu movimento. Hoje em dia os cabeçotes são leves, compactos, fáceis de montar e

podem realizar soldas de precisão usando todas essas melhorias introduzidas nas

últimas duas décadas.






A crescente demanda pela qualidade dos serviços vem exigindo que os parâmetros

de soldagem sejam controlados e repetidos. As fontes devem possuir sistemas

eletrônicos de regulagem e controle. Por essa razão, os fabricantes de cabeçotes de

solda orbital começaram a produzir suas máquinas de solda automáticas e com os

recursos necessários para trabalhar com os cabeçotes.

Com a chegada dos micro-computadores, outros refinamentos dos controles se

tornaram possíveis. A introdução dos microprocessadores na produção em série das

máquinas de solda começou a cerca de 10 anos.

Desde então, a introdução de sensores infravermelhos, robôs de supervisão

posiciona-dores automáticos, autoregulagens, emissão de relatórios e outros

recursos têm permitido a inclusão dos micro-computadores como o principal

elemento das máquinas de solda.

Existem máquinas de solda totalmente automáticas, que trabalham segundo um

programa preestabelecido pelo operador e que alertam se algo anormal está

ocorrendo. O programa é na verdade uma seqüência de comandos que são seguidos

pela máquina e cabeçote.

2. Aplicações:

Não é em qualquer solda de tubo que se deve aplicar a orbital. A decisão de usar a

soldagem orbital sem estudar com cuidado a sua aplicabilidade pode levar a

grandes prejuízos de tempo e de dinheiro.

O equipamento para solda orbital é recomendável para obras com grande número

de juntas, simples e circulares. Nesses casos, a parte cansativa do trabalho é tirada

do solda-dor e feita pela máquina, que fica repetindo a mesma operação solda após

solda. O operador passa a fazer o trabalho de preparar e ajustar outras juntas. Se

ele dispuser de 02 cabeçotes, enquanto a máquina faz uma solda, ele deixa outra

junta pronta para ser soldada.

Para optar pela aplicação da soldagem orbital, devemos considerar diversos fatores.

Os principais são:

a) Projeto da Junta






O projeto da junta é simples? A soldagem pode ser feita com um movimento

circular do eletrodo sempre no mesmo sentido? A espessura da parede permite a

soldagem sem adição de material? Há espaço para montar o cabeçote?

O projeto da junta é simples quando ele permite um simples movimento circular do

eletrodo no perímetro da junta. Para melhorar a resistência da junta, pode-se

usinar um chanfro nas extremidades do tubo sem que isso introduza qualquer

dificuldade no percurso do eletrodo ao redor do tubo. No entanto, o acesso do

eletrodo à junta é decisivo para que se possa aplicar a solda orbital. Existem casos

em que não dá para montar o cabeçote da solda orbital. Já houve casos em serviços

da MONTCALM em que as curvas e conexões não possuíam um trecho de tubo reto

com comprimento suficiente para que se pudesse montar o cabeçote. Esse

problema tem de ser analisado na fase de projeto envolvendo também o setor de

suprimentos de materiais. O Cliente deve ser informado que para que possamos

usar a solda orbital, vários cuidados deveriam ter sido tomados antes, tais como o

projeto da junta, o suprimento das conexões e dos tubos e o projeto da própria

linha.

b) Espessura da Parede

A espessura da parede tem importância significativa no projeto da junta. Acima de

uma certa espessura a poça de fusão na solda TIG sem adição de material fica

instável. Para os aços inoxidáveis austeníticos da série 300 e para os aços carbono,

a soldagem até 2 mm é feita com pouca dificuldade, de 2 a 3 mm com alguma

dificuldade e de 3 a 3,8 mm com muita dificuldade. Têm havido casos de soldagem

com espessuras de parede até 5,3 mm porém com resultados diversos.

Para soldagem de titânio, as mesmas observações feitas acima permanecem

válidas, mas para faixas de espessura de parede 20% menores.

À medida em que aumenta a espessura da parede, aumenta também o tamanho da

poça de fusão causando um aumento na instabilidade. Para diminuir essa

tendência, costuma-se usar o arco pulsante e dentro de certos limites o movimento

da tocha. Isso para fazer a poça de fusão fundir e resfriar alternadamente,

reforçando a posição da poça que serve de base para o movimento seguinte.

Quando o tamanho da poça de fusão torna a solda incontrolável, deve-se partir

para a soldagem com adição de material com o arame sendo alimentado em um






chanfro “V’. Em vez de fazer a soldagem com um único passe, deve-se optar por

vários passes, em número que varia em função da espessura da parede. A

soldagem fica assim dividida em uma série de cordões com poças de fusão menores

e controláveis com maior facilidade.

3. Tolerâncias de Fabricação:

Na soldagem orbital automática, existe uma série de comandos que ficam

registrados em um programa e que são seguidos pela máquina. Considerando que a

solda autógena não usa metal de adição, as tolerâncias e cuidados empregados na

preparação da junta têm uma influência direta na qualidade e na repetibilidade da

solda. Os parâmetros de soldagem controláveis são:

1. Variação da espessura da parede.

2. Preparação da junta em termos de: (a) Variação do plano de faceamento da

extremidade do tubo – esquadrejamento; (b) Ovalização do tubo; (c) Rebarbas

existentes na extremidade do tubo em função do corte; (d) Chanfros internos e

externos.

3. Ajustagem do cabeçote.

4. Limpeza

A variação da espessura da parede não deverá variar mais do que 3 por cento ao

longo do perímetro A norma ASTM permite variações de espessura de parede de

até 10% em tubos de aço inoxidável austenítico com ou sem costura. Mas isso se

refere a variações toleradas entre lotes de amostras e não ao longo do perímetro de

um mesmo tubo. Nas experiências realizadas na MONTCALM foi constatado que

para espessuras de parede da ordem de 2,5 mm, uma variação de 0,1mm torna

necessário um acréscimo de 10 am-peres na corrente.

A variação do plano de faceamento (esquadrejamento) não deverá exceder o

correspondente a 1% da espessura da parede do tubo. Essa tolerância é facilmente

alcançada pelas ferramentas de faceamento existentes no mercado.

As rebarbas nas arestas internas e externas da face do tubo devem ser eliminadas

Os aços inoxidáveis costumam deixar rebarbas quando são usinados rapidamente e

principalmente por operadores inexperientes. O chanframento deve ser mínimo,

tipo 0,1 mm ou menos.






As duas extremidades de tubos a serem soldados devem ser ajustados com

perfeição, deixando o mínimo de “luz” possível. Essa “luz” deve ser menor do que 5

% da espessura da parede.

A junta deve estar limpa de resíduos de óleo de corte, oxidação, poeira ou qualquer

outra substância estranha. A limpeza afeta diretamente a qualidade da solda por

que a poça de fusão vai caminhar ao longo do perímetro da junta.

Pela mesma razão, o eletrodo de tungstênio deve ser afiado com muito cuidado em

esmeril isento de contaminantes que podem ter sido incorporados durante o

esmerilhamento de outros materiais.

O ângulo de afiação da ponta do eletrodo afeta diretamente a forma do arco, a

largura da poça de fusão e a penetração da soldagem. Os ângulos mais usados

variam de 15 a 90º . Ângulos mais agudos resultam em um arco mais largo e mais

estável.. No livro WEL-DING HANDBOOK da AMERICAN WELDING SOCIETY (AWS)

volume 2, há ilustrações a respeito. Falando de modo simples, uma ponta afiada a

120 graus, cria um cordão de largura relativamente estreita mas com uma maior

penetração. Por outro lado, uma ponta afiada a 45 graus, um cordão mais largo

com menor penetração.

4. Propriedades Metalúrgicas:

É claro que a primeira consideração é se trabalhar com materiais que sejam

compatíveis para soldagem. O livro WELDING HANDBOOK da AWS apresenta no

volume 4 informações sobre a soldabilidade dos materiais.

Durante o projeto de uma instalação é importante especificar corretamente o

material que será usado, mas também é importante, durante a obra, ter certeza

que estamos trabalhando com aquele material que foi especificado. Isso parece

óbvio, mas num canteiro de obras, é muito comum que os materiais sejam tratados

sem cuidado e acabam sendo misturados (tubos e conexões). Também são comuns

os casos em que o fornecedor não entrega na obra o material correto. Essas

anomalias devem ser constatadas antes de se iniciar a soldagem por que o

retrabalho nesses casos custa muito tempo e dinheiro. Exemplo: Há uma variação

de 20% na amperagem necessária para se soldar os aços inoxidáveis AISI 304 ou o

AISI 316. Devemos procurar trabalhar com tubos e conexões que possuam

certificados de origem.






5. Requisitos de Qualidade por Parte do Cliente:

Muitas vezes o processo de soldagem orbital é uma exigência do Cliente. Essa

exigência decorre dos requisitos de qualidade da junta em termos de penetração,

dimensão da zona afetada termicamente, concavidade interna do cordão, cor e

limpeza superficial do cordão, e porosidade.

A inspeção da qualidade da junta soldada é feita com base em fatores visuais e

testes.

Os fatores visuais são:

a) Concavidade da superfície externa. Normalmente especificada para estar entre

zero a 0,25 mm no máximo.

b) Penetração. Não podem haver sinais visíveis internos de falta de fusão causada

pelo desalinhamento do eletrodo.

c) Concavidade da superfície interna (Suckback). Não podem haver concavidades

internas.

d) Alinhamento. O desalinhamento das linhas de centro de dois tubos não pode ser

maior do que 2% do diâmetro externo.

e) Largura da poça de fusão. A largura do cordão acabado não pode apresentar

variações superiores a 10%.

f) Cor superficial. A cor da superfície depois da soldagem deverá ser prateada, sem

sinais de oxidação, seja interna como externamente.

g) Trincas. Quaisquer trincas no cordão são inaceitáveis.

Os testes normalmente especificados pelos Clientes são:

a) Raio – X. Indica porosidade, trincas, inclusão de escórias e falta de penetração.

b) Líquido Penetrante. Indica fusões incompletas trincas, desalinhamento.

c) Ultra Som.

d) Vazamento de Hélio. Como Líquido Penetrante.

e) Boroscopia (Endoscopia). Teste que vem sendo utilizado atualmente. Consiste

em um endoscópio com uma câmera na extremidade que se introduz no tubo. A

câmera mos-tra uma visão superficial do cordão interno.






6. Projeto da Instalação:

O arranjo da oficina é mais um aspecto econômico do que técnico. Se não há

exigências do Cliente para o uso da soldagem automática orbital, devemos analisar

quantas soldas serão feitas e o “lay-out” do canteiro para decidir se devemos optar

pela soldagem automática.

Se o trabalho consiste em emendar trechos retos de tubos, se o material está todo

no local e se temos a máquina de solda orbital disponível com todos os seus

pertences, então não há motivo para não usá-la. A preparação da junta e o ajuste

da máquina (setup) não é mais complicado do que para uma solda manual, que

também exige limpeza, ajuste de extremidades e purga interna. Além do mais, as

máquinas de solda orbitais estão portáteis.

Agora, se é para pensar em comprar uma máquina de solda automática orbital

deve-se analisar a possibilidade de contratos futuros que garantam o retorno do

investimento.

Com relação ao projeto da instalação de tubulação deve-se considerar:

a) Espaçamento entre tubos. A distância entre centros de tubos deve permitir o

acesso do cabeçote da orbital.

b) Seqüência das soldas. Devido a limitações impostas por válvulas, tês e outros

acessórios, a seqüência de soldas deve ser analisada. Deve-se pensar no acesso do

cabeçote e nas dificuldades de acesso do gás de proteção interna.

c) O projeto das juntas deve prever um trecho reto de tubo antes de curvas, tês,

válvulas e outros acessórios para permitir a montagem do cabeçote.

7. Atitudes Pessoais:

Não adianta ter equipamentos sofisticados e procedimentos claros se não existir

cooperação entre as pessoas envolvidas no processo. A falta de cooperação entre as

pessoas usualmente é causada pelo pouco conhecimento do equipamento e do

processo. (Isso não se aplica só à soldagem. Vale para qualquer atividade humana).

Geralmente os operadores de processos manuais se sentem ameaçados pelos

processos automáticos que surgem e não enxergam que o novo processo veio para

simplificar nossas vidas.






ARTIGO 4: Aprendendo A Usar A Nova Tecnologia Tig (Gtaw):

(artigo extraído da revista Welding Journal de set/98 emitida pela AWS)

1. Introdução:

A tecnologia atual pode fazer o processo de solda mais fácil e à prova de erros, mas

exige que o operador saiba como usá-la corretamente para obter todos os

benefícios que ela oferece. Caso contrário, o operador pode se tornar frustrado,

pensando que a tecnologia não atende às suas necessidades.

Os engenheiros e técnicos que lidam com operações de soldagem em suas obras

devem ficar “por dentro“ da tecnologia atual por que ela está cada vez mais

sofisticada e exige conhecimentos dos processos de soldagem além daqueles que a

maior parte de nossos soldadores têm.

Uma das vantagens do processo GTAW (Gas Tungsten Arc Welding), apelidado de

TIG, é a Tecnologia de Onda Quadrada desenvolvida pela Lincoln Electric Co. A

capacidade desta fonte de trabalhar com baixa amperagem é especificamente

adequada para indústrias que necessitam de soldagens de materiais delgados, tais

como farmacêutica, indústria de alimentos, automobilística, etc. A larga faixa de

variação de corrente – de 5 até 315 A – permite à máquina lidar com muitas

aplicações de solda com um arco estável e controlável.

2. Explicando a Onda Quadrada de Corrente Alternada (Ac = Alternate

Current):

As modernas máquinas para soldagem TIG podem gerar uma corrente alternada

com onda de forma quadrada no lugar da onda tradicional senoidal (arredondada).

– Ver figura 2.

Qual a diferença? Com a onda senoidal AC tradicional, há uma mudança gradual do

valor positivo máximo até o zero, e então um decréscimo gradual até o máximo

valor negativo. Esta decadência gradual, passando por zero faz com que se torne

difícil a re-ignição o arco depois que ele se extingue no ponto zero.

Em contrapartida, na onda quadrada, a corrente muda instantaneamente do

máximo positivo até o máximo negativo. Este salto instantâneo significa que a

corrente pula do máximo positivo para o máximo negativo sem passar pelo zero






fazendo a re-ignição do arco mais fácil e como conseqüência tornando o arco mais

estável.

A onda quadrada AC é excelente para soldar materiais ond

e a limpeza e penetração são críticas. Veja por quê:

Nas figuras 1, 2, 3 e 4, a potência introduzida no processo de soldagem é

representado pela área abaixo das curvas de amperagem. Quando comparada com

a onda senoidal tradicional, a onda quadrada AC possui uma maior potência no

trecho positivo da corren-te, que representa maior ação de limpeza. A onda

quadrada AC também produz uma maior potência no trecho negativo da corrente,

que melhora a penetração. A melhoria da limpeza ajuda a remover óxidos

superficiais dos metais base e a melhoria da penetração funde melhor o metal base.

Figuras 1 e 2

Figura 3






Nota do tradutor: Estamos falando a respeito do formato da corrente alternada. Isto

não tem nada a ver com o ARCO PULSANTE, que também é uma tecnologia das

novas máquinas de solda. O arco pulsante consiste em fazer a amperagem da fonte

pulsar de acordo com um padrão desejado com uma freqüência também desejada.

No caso da onda quadrada corrente alternada, estamos falando de altas freqüências

(60 Hz para cima ) oscilando em torno do zero. No caso de arco pulsante, estamos

falando de baixas freqüências (1 Hz) oscilando em torno de um patamar

selecionado.

Figura 4

3. Como Soldar com a Tecnologia de Onda Quadrada:

As fontes que geram onda quadrada apresentam as seguintes vantagens:

• Controle da retificação do arco.

• Possibilidade de ajuste da onda AC para uma característica do arco desejada.

• Melhoria da capacidade de preencher as crateras quando soldadas com corrente

contínua (DC).

Apesar destes benefícios, soldar com esta tecnologia é diferente de soldar com as

máquinas de solda TIG tradicionais. Seguem algumas dicas:

• Soldagem TIG com Corrente Alternada (Senoidal e Quadrada)






A corrente alternada é empregada principalmente para soldar materiais como

alumínio e magnésio.

Quando a solda é feita com as máquinas tradicionais TIG, a onda senoidal AC

tende a perder parte de sua parte positiva a um fenômeno de “retificação do

arco”. Este fenômeno de “retificação do arco” ocorre quando a corrente tem o

sentido do metal base para o tungstênio durante a porção positiva da onda

senoidal AC.

Isto ocorre porque a peça de metal base tem uma maior massa, baixa

temperatura e é de um metal diferente do tungstênio do eletrodo, dificultando

a emissão de elétrons pelo metal base. Como conseqüência, a porção positiva

da onda senoidal é reduzida. Com as máquinas TIG convencionais, mesmo a

onda senoidal que é criada balanceada, perde parte de sua porção positiva,

como indicado na FIG-3, e dá origem a uma onda senoidal com maior valor

negativo.

Com a nova tecnologia, a retificação do arco podem ser controlada. Uma vez

que a corrente AC é gerada sinteticamente, ela pode ser regulada, como

indicado na Figura 4. Nesta figura existem 02 exemplos de onda quadrada. O

primeiro gráfico mostra uma onda balanceada, em que a “potência” da parte

positiva ( área abaixo da curva ) é igual à “potência” da parte negativa. Já o

segundo gráfico mostra uma onda quadrada com uma “potência” negativa

maior do que a positiva.

As máquinas modernas vêm equipadas com recurso para regulagem da onda,

permitindo ao operador escolher uma onda quadrada com maior “potência”

positiva, que resulta em melhor limpeza ou com maior “potência” negativa, que

ajudam a reduzir o volume de solda e o aquecimento do tungstênio. A

regulagem automática da onda quadrada com controle remoto também é

possível.

Quando o operador pegar o jeito da regulagem da onda, ele será capaz de

selecionar mais “potência” positiva ou negativa, ou reproduzir as características

da corrente de uma máquina de solda TIG tradicional.

• Soldagem TIG com Corrente Contínua (DC = Direct Current)

A soldagem com corrente contínua negativa é indicada para soldar materiais

como aços carbono, ligas de aço, aços inoxidáveis, Inconel, titânio e ligas de






cobre. A utilização do processo TIG com corrente contínua negativa é comum

em indústrias de alimentos, químicas e de processos em que é exigida alta

qualidade superficial.

Na modalidade de corrente contínua negativa, a fonte de onda quadrada possui

uma faixa de variação de corrente diferente da faixa de uma máquina

convencional. O resultado é uma melhor capacidade de terminar a solda sem

deixar uma cratera (crater out).

As máquinas TIG tradicionais permitem aos operadores o ajuste da amperagem

nas faixas baixa, média ou alta. A maioria dos operadores costuma ajustar suas

máquinas para a faixa média, que significa que a máquina faz a ignição do arco

com 15 – 30A. Em outras palavras: os operadores estão acostumados a iniciar

com uma amperagem muito maior do que a mínima permitida pela máquina.

Uma vez que a amperagem se inicia alta, a ignição e a capacidade de

enchimento também começam altas resultando em problemas de crateras.

4. Controle Simplificado:

As novas fontes de energia da onda quadrada oferecem uma faixa única de

regulagem, permitindo um ajuste contínuo. Não importa com que amperagem

máxima o operador ajustou a máquina, ela irá sempre estabilizar o arco na

corrente mínima.. Para a maioria das máquinas de ondas quadrada, a menor

corrente fica entre 2 e 12 A. Isto significa que a máquina começa o arco menor

corrente possível e incrementa a amperagem até o valor selecionado.

O que o operador pode imaginar como um início fraco, na verdade é um benefício

para a máquina. Essas fontes de energia vão iniciar e extinguir o arco na mínima

amperagem da máquina quando em controle remoto. Enquanto numa fonte

convencional o operador só pode soldar numa faixa selecionada, numa máquina de

onda quadrada ele pode fixar a amperagem máxima e operar entre a máxima e a

mínima permitida pela máquina.

Se o operador insiste em iniciar a soldagem com a alta amperagem com que ele

está acostumado a usar nas máquinas convencionais, há duas possibilidades:

1- Usar um pedal ou um gatilho manual (acionado pelo polegar) que existem no

mercado para elevar rapidamente a amperagem durante na ignição do arco.






2- Comprar uma máquina mais sofisticada que permite ao operador fixar uma

corrente de partida e que evidentemente também permita ao operador diminuir a

intensidade da corrente para a menor amperagem necessária para enchimento.

A segunda opção incorpora o melhor das máquinas tradicionais e de ondas

quadrada : programar uma amperagem inicial desejada e reduzir continuamente a

amperagem até a míni-ma amperagem.

Além dos benefícios que ocorrem durante o processo de soldagem, esta nova

tecnologia elimina o contator eletromecânico de corrente tioicamente encontrado

nas máquinas GTAW convencionais. No lugar do contator, caro por que tem de ser

dimensionado para suportar grandes amperagens, há um circuito “solid state” para

controlar a amperagem.

As novas máquinas TIG de onda quadrada oferecem muitas vantagens quando

comparadas com as máquinas convencionais . A dica é aprender como operá-las

devidamente já que esta tecnologia veio para ficar.

ARTIGO 5: Soldagem Por Processo Gmaw Ou Mig

1. Introdução:

De todos os processos usados para soldar, o GMAW – Gas Metal Arc Welding –

(MIG) é o que melhor combina velocidade, versatilidade e qualidade. Desde que

começou a ser usado, na década de 1940, houve muitas melhorias no desempenho

e confiabilidade do processo, principalmente nas máquinas de solda (fontes).

2. Princípio:

Energia fornecida por arco elétrico entre a peça e o arame.

Metal de adição é o próprio arame, alimentado continuamente por um dispositivo

motorizado. Atmosfera de proteção com gás inerte.

3. Variáveis:

• Amperagem






• Velocidade de avanço do arame – sempre relacionada com a amperagem.

• Voltagem

• Diâmetro do arame

• Inclinação e direção do avanço.

• Composição do gás

• Composição do arame

4. Como Ocorre o Processo:

Grande parte do calor do arco é gerada no eletrodo e é transferida para a poça de

fusão pelo arame superaquecido e fundido. O metal fundido é transferido para a

peça em alta velocidade devido a forças magnéticas geradas pela corrente de

soldagem. Há estudos que mostram que o metal é projetado de três modos

diferentes:

a) em forma de “spray”, gotículas pequenas através do arco (energia alta)

b) em forma globular, em gotas (energia média).

c) por curto-circuito, quando as gotas fazem contato com a poça de fusão antes

de se desprender do arame (energia baixa).

Cada modo de transferência tem um efeito no resultado que podemos resumir

assim:

a) “Spray”: Grande energia no arco, boa fusão, boa penetração, com tendência

do material dissolver. Dificuldade para soldar nas posições sobre-cabeça e vertical.

Ideal para grandes espessuras.

b) Gotas: Energia média, regulagem procurada para a maioria dos usos em

chapas de espessura média.

c) Curto-circuito: Baixa energia, pouca penetração, material fundido não cai.

Ideal para chapas finas na posição vertical e sobre cabeça.

A transferência por curto-circuito, com o arame encostado na poça, permite

soldagem em todas as posições, soldagem de pequenas espessuras e soldagem de

passes de raiz.






A energia é suficiente para fundir as bordas de topo de duas chapas finas até 4mm

de espessura, produzindo uma boa qualidade de junta.

Por outro lado, há uma forte tendência para provocar falta de fusão.

A transferência pelo modo “spray” permite alta taxa de deposição, boa fusão e boa

penetração, porém apenas nas posições plana e eventualmente horizontal e

vertical. É recomendado para espessuras grandes.

O comprimento do arco é função direta da voltagem. Então, para se manter um

arco estável, é necessário que a velocidade de alimentação do arame seja

compatível com a velocidade de fusão. Se a velocidade de alimentação do arame é

maior do que a velocidade de fusão, o arco vai ficando mais curto até que se

extingue pelo curto circuito. Por outro lado, se a velocidade de fusão é maior do que

a velocidade de alimentação de arame, o arco também se extinguirá por que ele

ficará cada vez mais distante da peça.

Existem duas maneiras de se sincronizar a razão de fusão com a velocidade de

alimentação do arame:

a) regular a corrente para atuar na razão de fusão, ou

b) regular a velocidade do arame.

Devido aos recursos que as novas fontes têm, o que se usa atualmente é regular a

cor-rente para compensar as flutuações da velocidade do arame.

Note que a velocidade de alimentação do arame não depende da velocidade de

avanço da peça. Com a peça parada ou em movimento, o arco deve ficar estável

para uma determinada velocidade de alimentação do arame.

5. Propriedades do Metal Depositado, dos Gases e dos Arames:

O MIG é usado para soldagem de não ferrosos (alumínio em particular), aços

inoxidáveis e aços carbono.

O processo MIG utilizando gás inerte (Argônio) é aplicado para materiais não

ferrosos e para aço inoxidável, com adição de 1 a 3% de oxigênio.

No processo MAG são utilizados gases que participam ativamente no processo de

soldagem. São usadas misturas de Gás Carbônico CO2 com Argônio, Oxigênio com

Argônio, Nitrogênio N2 com Argônio ou CO2 puro. Nas temperaturas do arco, o






CO2 se decompõe em CO e O2 causando a oxidação do metal fundido. Esse

problema é sanado em função da existência de elementos de redução contidos no

metal de adição: Mn, Si, Ti, Al. Portanto, a análise química do metal depositado é

diferente da do arame. A diminui-ção dos teores de Mn e Si depende do teor de

CO2 na mistura, dos parâmetros de solda e do modo de transferência. As

propriedades mecânicas do metal depositado também dependem desses fatores.

O teor de hidrogênio no metal depositado é mínimo.

Devido aos pequenos diâmetros de arame usados (0,8mm, 0,9mm, 1,2mm e

1,6mm), o arco é pequeno , o calor muito concentrado e a energia de soldagem

baixa em função do avanço. Tudo isso causa um ciclo térmico rápido, com pequena

extensão da ZAT – zona termicamente afetada, poucas deformações porém um

aumento da dureza na ZAT.

6. O Equipamento:

Neste processo são utilizadas fontes que fornecem corrente contínua com

VOLTAGEM CONSTANTE. Apesar do nome, a curva característica desses

equipamentos mostra que a voltagem varia muito pouco quando há uma variação

na corrente.. Isso garante um comprimento de arco estável.

Hoje em dia há as máquinas com arco pulsante que permite uma variação pulsante

da amperagem no tempo. Em cada ciclo, o metal fundido pode ser propelido parte

no modo de curto circuito, parte por gotas e ainda parte por “spray”.






7. Defeitos Típicos do Mig e Suas Prováveis Causas:

Porosidade: Deficiência de gás, falta de limpeza dos chanfros, contaminação do

arame, inclinação da tocha, alta voltagem, distância excessiva entre bocal e peça.

Inclusões de escória: Inclusões finas de óxidos MnO, SiO2 quando o processo for

MAG, devido a parâmetros de soldagem inadequados ou manuseio da tocha.

Falta de penetração: Parâmetros de soldagem inadequados, geometria do chanfro,

aces-so ao bocal.

Trincas: Metal de adição inadequado, resfriamento rápido.

Falta de fusão: Devido à baixa energia, há um depósito aparentemente perfeito,

mas sem fusão do metal base.

EQUIPAMENTOS PARA LINHAS DE PRODUÇÃO COM FOCO EM PRODUTIVIDADE:

O texto irá abordar:

(i) Processo Eletrodo Revestido e TIG

(ii) Processo MIG / MAG

(iii) Processo Arco Submerso

(iv) Solda Orbital

(v) Estufas de Tratamento e Manutenção de Eletrodos






Processo TIG:

Informações Técnicas: O processo de soldagem TIG pode utilizar máquinas

inversoras bem como máqui-nas retificadoras. Sua utilização é bastante difundida e

a disponibilidade de mão-de-obra e de equipamentos no mercado nacional tem

atendido às necessidades das empresas.

Principais Fornecedores: Miller (www.millerwelds.com), Lincoln

(www.lincolneletric.com), Eutetic (www.eutetic.com.br).






Processo MIG / MAG:

Informações Técnicas:

Processo normalmente utilizado para soldar juntas de diâmetros maiores que Ø 3”.

A deposição do material numa soldagem MIG ou MAG normalmente ocorre sobre

uma raiz executada no processo TIG.

O desenvolvimento de processos de soldagem com os tubos rodando para facilitar o

processo de enchimento da solda resulta em maior produtividade, no entanto exige

uma aculturação da mão-de-obra hoje disponível, que só pode ser obtida por

treinamento do soldador e perseverança do responsável pela produção. No processo

MIG, o avanço contínuo do arame consumível exige atenção contínua do soldador e

a sua presença próximo à fonte de calor, resultando em desgaste físico e mental.

Com a utilização de dispositivos para apresentar ao soldador um tubo girando, o

gerente da produção deverá criar condições de conforto para o soldador, do ponto

de vista de postura ergonômica, de proteção da radiação e do calor e da proteção

dos gases provenientes da soldagem.

Principais Fornecedores:

Miller (www.millerwelds.com), Lincoln (www.lincolneletric.com), Eutetic

(www.eutetic.com.br)






Processo Arco Submerso:

Informações Técnicas:

A utilização do processo de Arco Submerso exige a rotação do “spool”. Devido a

automatização do processo, se faz necessário que a velocidade de rotação da junta

a ser executada seja estável e sem deslocamentos no sentido longitudinal do tubo.

A solda executada no processo Arco Submerso utiliza tanto arames sólidos como

arames tubulares que possuem o fluxo no seu interior.

Principais Fornecedores: Miller (www.millerwelds.com) Lincoln

(www.lincolneletric.com) ESAB (www.esab.com.br).






Solda Orbital:

Informações Técnicas: Processo automático de soldagem normalmente utilizado em

tubulações sanitárias ou em espelhos de caldeiras e trocadores de calor. Trata-se de

um processo com ou sem adição de material e que em função da sua alta

qualidade, exige um controle total tanto do processo quanto dos itens que o

comporão. Os diâmetros dos tubos e conexões deverão ter seus dimensionais to-

talmente sob controle para que o resultado obtido seja o esperado. Variações de

espessura e de diâmetro inviabilizam o processo.

Principais Fornecedores: Arc Machines,Inc www.arcmachines.com, Magnatech

www.magnatech-lp.com.






Estufas de Tratamento e Manutenção de Eletrodos:

Informações Técnicas: Equipamentos que tratam emantem os eletrodos revestidos,

bem como o fluxo e arames a serem utilizados no processo Arco Submerso, em

condições ideais de utilização.

Principais Fornecedores: Thermosolda www.thermosolda.com.br, Phoenix

www.phx-international.com

MODELO 50A

Capacidade: 50 Kg

Temperatura: Controle com escala até 300º C

Consumo: 650 watts

Dimensões internas úteis: 550 mm de profundidade x 300 mm de diâmetro

Voltagem: 110 / 220 volts (a especificar), monofásico






MODELO 100

Capacidade: 100 Kg


Consumo: 1.950 watts

Dimensões internas úteis: 475 mm de altura x 255

mm de largura x 460 mm de profundidade

Voltagem: 230 / 440 volts (a especificar),

monofásica.

MODELO M/200

Capacidade: 200 Kg


Consumo: 2.600 watts Dimensões internas úteis:

420 mm de altura x 460 mm de largura x 460 mm

de profundidade

Voltagem: 220 / 440 volts (a especificar),

monofásico.






MODELO 500

Capacidade: 500 Kg


Consumo: 7.500 watts

Dimensões internas úteis: 900 mm de altura x 565

mm de largura x 540 mm de profundidade

Voltagem: 220 / 380 / 440 volts (a especificar),

trifásico.






6.2.3.5 Posicionadores e Manipuladores

A busca da produtividade em oficinas de fabricação e canteiros de obras de

montagem industrial tem originado o desenvolvimento de equipamentos e

dispositivos que reduzem a d-pendência de habilidades intrínsecas do soldador,

necessárias para a execução da solda.

Os profissionais que desenvolvem suas atividades como verdadeiros artesãos fica

cada dia mais difícil de ser encontrado no mercado.

Fica evidente a necessidade de se desenvolver sistemas que não dependam tanto

da mão-de-obra e que apresentem uma produtividade maior.

A opção de se girar o “spool” vem justamente ao encontro dessas metas.

Apresentamos abaixo algumas opções que permitem a aplicação desse método.

POSICIONADORES:

Trata-se de equipamentos e dispositivos desenvolvidos com a finalidade de

posicionar a peça a ser soldada de modo a facilitar o processo de soldagem seja ele

manual seja automático.

Os posicionadores são particularmente úteis no caso de uma linha de fabricação de

“spools” por que apresentam diante do soldador um tubo girando. O soldador, sem

sair de sua posição, pode realizar a soldagem da junta. Caso não houvesse o

posicionador, a junta a ser soldada permaneceria fixa e o soldador seria forçado a

realizar a solda da junta atuando em todo o perímetro. Neste caso, o soldador teria

de ser qualificado para operar nas posições, plana, vertical, horizontal e sobre-

cabeça.

A introdução de posicionadores em uma linha de produção de “spools” pode reduzir

o tempo de soldagem na proporção de 1 para 4.

O posicionador é um equipamento com a aparência de um torno, composto de uma

placa de fixação da peça a ser movimentada similar à castanha. Requer a

possibilidade de variação contínua da velocidade de rotação a fim de permitir o

ajuste dos parâmetros de solda.

Permite que o soldador trabalhe em posição confortável aumentando assim sua

produtividade.






Principais Fornecedores: Gullco www.gullco.com, Weld Motion Inc. Metalpress

Eletrometalúrgica www.metalpress.com.br (Brasileiro), NETSU www.netsu.com.br

(Brasileiro), Pandjiris www.pandjiris.com – fone: (31) 4776-6893, Gentec

www.gentec.com, Atlas www.atlas.com, Preston Eastin www.prestoneastin.com,

Koike – Aronson www.koikearonson.com.






MANIPULADORES:

Dispositivo para posicionar o Cabeçote utilizado no processo de solda com Arco

Submerso. O manipulador permite o posicionamento do cabeçote no local da

execução da solda.

Principais Fornecedores: Jet Line www.jetline.com, Metalpress Eletrometalúrgica

www.metalpress.com.br, Koike Aronson www.koike.com, NETSU

www.netsu.com.br (Brasileiro), Pandkiris www.pandjiris.com.

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