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FACULDADE DE TECNOLOGIA - SENAI ESCOLA SENAI “NADIR DIAS DE FIGUEIREDO”

OSASCO SÃO PAULO CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM

INSPEÇÃO E AUTOMAÇÃO EM SOLDAGEM

VALDEMIR DE OLIVEIRA PRIMO

DETALHAMENTO DOS ITENS PARA ELABORAÇÃO DE EPS – EPS 20

São Paulo 2010

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VALDEMIR DE OLIVEIRA PRIMO

DETALHAMENTO DOS ITENS PARA ELABORAÇÃO DE EPS – EPS 20

Trabalho destinado à disciplina de Metalurgia da soldagem. Professor: Luiz Gimenes Jr.

São Paulo 2010

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Resumo O trabalho apresenta as principais características dos itens necessários para elaboração de uma EPS conforme ASME IX. Palavras-chave: EPS – Especificação do Procedimento de Soldagem.

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Sumário 1. Detalhamento dos itens para elaboração de uma EPS de acordo com informações descritas abaixo:..................................................................................................................................................5 2. Formato sugerido para (EPS) .......................................................................................................6 3. Processo de soldagem FCAW – S ................................................................................................8 4. Tipo de chanfro.............................................................................................................................8 5. Preparação da junta.......................................................................................................................9 Chanfro em X.......................................................................................................................................9 6. Croqui do chanfro .........................................................................................................................9 7. Metal de base – ...........................................................................................................................10 8. Composição química e propriedades mecânicas do aço A 515 Gr 60........................................13 9. Exemplo de aplicação do aço A 515 Gr 60 ................................................................................15 10. Faixa de espessura ASME Seção IX Div. 1............................................................................15 11. Metal de adição .......................................................................................................................17 12. Posição de soldagem - ASME Seção IX Div. 1......................................................................18 13. Limitações de posições e diâmetros para qualificação - ASME Seção IX Div. 1 ..................20 14. Pré-aquecimento .....................................................................................................................21 15. Pós-aquecimento ASME VIII Div. 1 ......................................................................................22 16. Tratamento Térmico................................................................................................................23 17. Ensaios ....................................................................................................................................23 ASME Seção IX Div. 1......................................................................................................................23 18. Corpo de prova para o ensaio de tração - ASME Seção IX Div. 1.........................................24 19. Retiradas dos corpos de prova - ASME Seção IX Div. 1 .......................................................25 20. Dispositivo para ensaio de dobramento - ASME Seção IX Div. 1 .........................................26 21. Ensaio de Impacto – Charpy - ASME VIII Div. 1..................................................................27 22. Variáveis de soldagem - ASME Seção IX Div. 1 ...................................................................32 23. EPS - Elaborada ......................................................................................................................34 24. Bibliografia .............................................................................................................................36

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1. Detalhamento dos itens para elaboração de uma EPS de acordo com informações descritas abaixo:

Material A Aço A 515 Gr 60 Material B Aço A 515 Gr 60 Espessura A e B 4” Processo de soldagem FCAW – S Posição de soldagem vertical

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2. Formato sugerido para (EPS) (QW- 482 - Ver QW- 201.1, Seção IX, Código ASME para Caldeiras e Vasos de Pressão)

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3. Processo de soldagem FCAW – S Processo de soldagem com Arame Tubular, semi-automático.

VANTAGENS: Alta taxa de deposição Ótimo acabamento Baixo teor de hidrogênio combinado com alta energia

LIMITAÇÕES: Aplicável somente em aços carbono e aços inoxidáveis. Soldagem fora da posição, restrita as energia transferências por curto-circuito ou por arco pulsante.

SEGURANÇA: Grande emissão de radiação ultravioleta, projeções metálicas e fumaça.

Tabela 1 – resumo do processo FCAW

4. Tipo de chanfro (ASME Seção IX Div. 1, QW 402)

O ASME IX, não considera o tipo de chanfro como variável essencial, será utilizado chanfro em “X “ com características de 1/3” e 2/3” da espessura da junta, visando diminuir a deformação do material e evitar retrabalhos com passes de raiz, garantindo fusão total na seção transversal da junta soldada. Segue abaixo o croqui do chanfro:

Resumo do Processo

APLICAÇÕES TÍPICAS NA INDÚSTRIA DO PETRÓLEO E PETROQUÍMICAS: Soldagem de estruturas metálicas, soldagem de polidutos, soldagem de tanques de armazenamento etc.

CONSUMIVEIS DO PROCESSO: Arame : 1,2 a 4mm – aços carbono e baixa liga; 1,6 a 4mm – aços cromo e cromo níquel; Gases : CO2 ou Ar + CO2 - aços carbono e baixa liga; CO2 ou Ar + O2 ou Ar + He -- aços cromo e cromo níquel;

TAXA DE DEPOSIÇÃO: 1 a 18 kg/h Arame: ESPESSURAS SOLDADAS: > 3 mm 1,2 a 4,0 mm - acos carbono e baixa liga Posições: Todas 1,6 a 4,0 mm - acos cromo e cromo-nIquel Diluição: 20 a 50% FAIXA DE CORRENTE: 90 a 600 A

EQU I PAMENTOS: Retificador, gerador, pistola unidade de alimentação de arame, unidade de deslocamento (para o processo automático) e cilindro de gas (Dual Shield)

TIPO DE OPERAÇÃO: Semi-automática ou Automática.

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5. Preparação da junta (ASME Seção IX Div. 1- QW 402)

Antes de iniciar uma solda é necessário preparar a junta. Para isso, devemos: · Em primeiro lugar, limpar a parte da peça que vai ser soldada, eliminando gordura, tinta, óleo

ou qualquer tipo de impureza que possa prejudicar a solda; · Em segundo lugar, verificar o tipo da junta conveniente e, se for junta chanfrada, escolher o tipo

e dimensão do chanfro que atende à economia, viabilidade, empenamento, etc. O chanfro pode ser preparado por máquinas operatrizes (plaina, fresadora, torno, etc.) ou por meio de corte oxiacetilênico. Os dados referentes `a preparação da junta geralmente são fornecidos pelo departamento técnico. O tipo de chanfro a adotar nas peças a serem soldadas depende de vários fatores, tais como: · Processo de soldagem; · Espessura da peça; · Esforço que as peças irão suportar; · Penetração desejada; · Viabilidade econômica; · Natureza do metal base. Veja a seguir alguns tipos de chanfros mais usados nas operações de soldagem.

Chanfro em X

Figura 1 - Modelo de junta

6. Croqui do chanfro

Figura 2 – Croqui da junta

45º

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7. Metal de base – (ASME Seção IX Div. 1 - QW 403 E ASTM)

O material utilizado será o A 515 Gr 60, de acordo com a norma ASTM, a especificação se refere a Chapas de Aço Carbono para Vasos de Pressão para Serviços em Média e Alta temperatura, com composição química e propriedades mecânicas de acordo com tabelas abaixo:

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8. Composição química e propriedades mecânicas do aço A 515 Gr 60 Qualidade de caldeiras e vasos de pressão

São chapas de especificação ASTM-A285, ASTM-515, ASTM-A455, ASTM-A516, ASTM-A299, ASTM-442 e DIN-17455-15Mo3 São aplicadas em equipamentos (caldeira e vaso de pressão) onde as especificações bastante rígidas, visto estarem bem definidos os esforços a que estão sujeitos os equipamentos. No caso da especificação ASTM-A516, quando as características do projeto exigirem choque, conforme ASTM-A20, as chapas deverão ser normalizadas, alem de necessitarem de uma composição química mais adequada. Aplicações típicas: · ASTM-A285 – equipamentos que trabalha a baixa e media pressão. · ASTM-A515 – recipientes sob pressão e trabalho em temperaturas intermediárias e altas. · ASTM-A516 – recipiente sob pressão e trabalho a baixa temperatura. · DIN-17155 – 15Mo3 – equipamentos em que o aço devera suportar esforços a alta temperatura (necessidade do aço de manter o limite de escoamento a alta temperatura).

Tabela2 -Composição química e propriedades mecânicas - A 515 Gr 60 Teor De Vanádio: 00,9 a 0,14 (1) Quando especificado, o teor de cobre será de 0,20 a 0,35 (2) Para espessuras inferiores a 25,4 mm (3) Para espessuras superiores a 25,4 mm: % Si deve ser de 0,15 a 0,30 e % de Mn de 0,60 a 0,90 (4) Quando solicitado (5) Para espessuras iguais ou inferiores a 12,7 (6) Para espessuras iguais ou inferiores a 12,7 mm o teor de manganês será de 0,60 a 0,90 Referência

De acordo com o agrupamento definido pela norma ASME Seção IX Div. 1, QW 422, o aço A515 Gr 60, esta inserido no P Nº 01.

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9. Exemplo de aplicação do aço A 515 Gr 60

Figura3 – Aplicação do aço A515 grau 60

10. Faixa de espessura ASME Seção IX Div. 1

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Fonte: Lincoln Eletric Handbook Welding

11. Metal de adição (ASME SFA A5.20)

Tendo em vista a utilização do processo FCAW – S e por se tratar do material A 515 Gr 60, para a

soldagem, selecionamos a arame E – 71T-11, com Ø de 2,0mm, conforme ASME SFA

A5.20.Segue abaixo a composição química e propriedades mecânicas do consumível:

Tabela de composição química e propriedades mecânicas - E – 71T-11

C Si Mn Al L.R.(Mpa) L.E. (Mpa) A.(%)

0,21ª a 30

0,10 a 0,25

0,45 a 0,65

1,20 a 1,80

497-655 400-476 22-25

A marca comercial do consumível será Innershield NR-211-MP da Lincoln Electric.

De acordo com o agrupamento definido pela norma ASME Seção IX Div. 1, QW 432 o Arame

tubular E71-11, esta inserido no F Nº 06.

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12. Posição de soldagem - ASME Seção IX Div. 1 A posição de soldagem pré-definida será 3G com progressão ascendente, conforme ASME IX, QW – 461.

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13. Limitações de posições e diâmetros para qualificação - ASME Seção IX Div. 1

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14. Pré-aquecimento ASME Seção IX Div. 1, QW 406

PA =500 ( C- 0,10)+0,7e -> PA = 220ºC

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15. Pós-aquecimento ASME VIII Div. 1

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16. Tratamento Térmico ASME Seção IX Div. 1 – QW 407

Alívio de Tensões

Taxa de aquecimento: Máx. 55ºC/H Temperatura de patamar: 2H45min Tempo de patamar: 595ºC Taxa de resfriamento: Máx. 55ºC/H

17. Ensaios

ASME Seção IX Div. 1

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18. Corpo de prova para o ensaio de tração - ASME Seção IX Div. 1

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19. Retiradas dos corpos de prova - ASME Seção IX Div. 1

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20. Dispositivo para ensaio de dobramento - ASME Seção IX Div. 1

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21. Ensaio de Impacto – Charpy - ASME VIII Div. 1

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22. Variáveis de soldagem - ASME Seção IX Div. 1

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23. EPS - Elaborada

EPS: 20 Revisão: 0 Data: 25/02/11 Folha: 1 / 1 ESPECIFICAÇÃO DE PROCEDIMENTO DE SOLDAGEM Norma: ASME IX – Edição 2010

Processo: FCAW Tipo: Manual RQPS de Suporte: - 01 Detalhe da Junta

Seqüência de Passes

METAIS DE BASE (QW-403) GÁS (QW-408) Especificação do material: ASTM A 515 Gás de proteção: NA

Tipo ou Grau: 60 Vazão: NA

P-Nº.: 1 com P-Nº. 1 Gás de Purga: NA

Faixa de espessura : Ilimitado Vazão: NA

Diâmetro do tubo: Ilimitado CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS (QW-409)

METAIS DE ADIÇÃO (QW-404) Tipo de corrente: Contínua

Especificação AWS: A5.20 Polaridade: Inversa

Classificação AWS: E71T - 11 Modo de transferência: Curto-circuíto/globular

F-Nº.: 6 Eletrodo de Tungstênio: NA

Marca comercial: Innershield NR 211 MP Diâmetro do Eletrodo: 2,0mm

Espessura do metal de solda: Ilimitado TÉCNICA (QW-410)

POSIÇÃO (QW-405) Passe retilíneo ou oscilado: Retilíneo ou oscilado

Posição de soldagem: Todas Limpeza inicial: Goivagem/Esmerilhamento

Progressão: Ascendente Limpeza entre passes: Escovamento

TRATAMENTO TÉRMICO (QW-407) Método de goivagem: Grafite

Taxa de aquecimento: Máx. 55ºC/H Passe simples ou múltiplo: Múltiplo Temperatura de patamar: 2H45min Pré – aquecimento: 220ºC Tempo de patamar: 595ºC Temperatura Interpasse: 200ºC Taxa de resfriamento: Máx. 55ºC/H

Consumíveis Corrente

Passe / Camada

Processo Classificação AWS

Æ (mm)

Tipo (A)

Tensão

(V)

Velocidade de soldagem

(m/min)

Velocidade do Arame

(m/min)

1 FCAW E71T - 11 2,0 CCEP 100 a 120 20,5 0,3 a 0,4 4,5

45º

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2 FCAW E71T - 11 2,0 CCEP 120 a 140 22 0,35 a 0,45 4,8

3 FCAW E71T - 11 2,0 CCEP 120 a 140 22 0,35 a 0,45 4,8

4 FCAW E71T - 11 2,0 CCEP 120 a 140 22 0,35 a 0,45 4,8

5 FCAW E71T - 11 2,0 CCEP 120 a 140 22 0,35 a 0,45 4,8

6 FCAW E71T - 11 2,0 CCEP 120 a 140 22 0,35 a 0,45 4,8

7 FCAW E71T - 11 2,0 CCEP 120 a 140 22 0,35 a 0,45 4,8

8 FCAW E71T - 11 2,0 CCEP 120 a 140 22 0,35 a 0,45 4,8

9 FCAW E71T - 11 2,0 CCEP 120 a 140 22 0,35 a 0,45 4,8

10 FCAW E71T - 11 2,0 CCEP 120 a 140 22 0,35 a 0,45 4,8

11 FCAW E71T - 11 2,0 CCEP 120 a 140 22 0,35 a 0,45 4,8

12 FCAW E71T - 11 2,0 CCEP 120 a 140 22 0,35 a 0,45 4,8

13 FCAW E71T - 11 2,0 CCEP 115 a 135 21,5 0,35 a 0,45 4,8

14 FCAW E71T - 11 2,0 CCEP 115 a 135 21,5 0,35 a 0,45 4,8

15 FCAW E71T - 11 2,0 CCEP 115 a 135 21,5 0,35 a 0,45 4,8

Certificamos que a EPS 20 qualificada conforme os requisitos do Código ASME IX – Edição 2010.

Elaboração:

Inspetor de Soldagem SNQC IS3324N2

Aprovação:

Inspetor de Soldagem SNQC IS3323N2

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24. Bibliografia

AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS-ASME. Boiler and Pressure Vessel Code - Seção VIII, Div. I, 92, add. 94 USA, 1994. AMERICAN WELDlNG SOCIETY-AWS.Miami. AWS, 1989. - Estructural Welding Code, AWS D1.1. Miami. 1980. FUNDAÇÃO BRASlLElRA DE TECNOLOGIA DE SOLDAGEM-FBTS. lnspetor de SoIdagem. v.1 e 2 . Rio de Janeiro 1993. AMERICAN WELDING SOClETY- AWS - Welding Handbook. By W. H. Kearns.Miami. 1991. ESAB ARAMES TUBULARES - OK Tubrod Cored Wires- Product brief – 1999 Edition. ESAB – Óleo e Gás – Soluções para refinarias e Termoelétricas – Arames Tubulares (FCAW/MCAW). APOSTILA SENAI – SP – Tipos de juntas para soldagem ao arco elétrico – S.P. 1992. FESAÇO – COMERCIAL DE FERRO E AÇO LTDA - catálogo de tipos de aço IN DUSTRAI TROCALOR – Cadastro técnico / comercial – Aplicação do aço A 515 Gr 60. CURSO DE QUALIFICAÇÃO DE SOLDAGEM E SOLDADORES CONFORME SEÇÃO IX DO CÓDIGOASME, – TREINASOLDA - Gimenes, Luiz - S.P. – 2010.