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CORTE E SOLDA SUBAQUÁTICA

Apresentação

O mundo globalizado tem exigido atualizações constante dos profissionais . Até mesmo as áreas tecnológicas de ponta ficam desatualizadas em curto espaço de tempo objetivandoDesafios a cada dia e tendo como consequência para a Educação a necessidade de encontrar novas e rápidas respostas .Sendo assim, impõe-se a educação continuada, exigindo que osProfissionais busquem atualizações durante toda a vida. Partindo desse principio, o trabalhador não pode continuar com uma visão restrita do postoDe seu trabalho . Hoje, o mercado exige além do domínio do conteúdo técnico de sua profissão , competências que lhe capacite a decidir com autonomia, proatividade e analise de Solução de problemas - e os docentes e alunos do Senai, não são exceção a regra. Foi pensando no aperfeiçoamento de nossos profissionais , que o Senai-RJ, criou o Curso de Corte e Solda Subaquática, destinado aos profissionais que desejam realizar suas tarefas deForma segura e competência. Para realizar esse curso você tem a disposição além de Professores Especializados, esse Material didático, tem a função de orientar sua aprendizagem e servir como guia de estudo. Portanto, desejo que tenha êxito em seus estudos e sucesso na vida Profissional.

CORTE E SOLDA SUBMARINA

INTRODUÇÃO

O emprego de técnicas de Corte e Solda subaquática em operações de

reparos, salvamentos e desobstruções são comuns há bastante tempo.

A economia daí resultante pode ser grande, evitando eventuais

docagens(Reparos realizados em Diques Seco)., não sendo necessário

retirar a embarcação(Navio ou Plataforma)do local de operação.

Essas técnicas exigem um bom conhecimento por parte dos operadores,

para permitir um bom rendimento, e pelos aspectos críticos de

segurança.

2.MÉTODO DE SUPERFÍCIE

O método de superfície se divide em dois processos:

2.2.1-Processo a gás (oxi-acetileno)

1

Antigamente era comum o uso do corte a gás para uso submarino

método que caiu em desuso devido ao baixo rendimento e ao alto

custo dos gases empregados, sendo por isso utilizado atualmente

apenas na superfície, para corte, aquecimento, desempeno e solda,

além de apresentar como vantagem a não utilização de corrente

elétrica, sendo por excelência o preferido.

a)Princípio de funcionamento

Baseia-se no princípio da oxidação e fusão para metais ferrosos e

apenas pela fusão para metais não ferrosos. Isso se deve através da

combustão resultante da combinação química do acetileno com o

oxigênio.

As temperaturas são da ordem de 25000C no penacho e

3.0500C no cone.

b)Equipamentos necessários para o corte na superfície

I)Cilindro de Oxigênio

São fabricados em aço, sem costura e são pintados obedecendo a uma

convenção de cores: verde para uso medicinal

e preta para uso comercial, possuindo ambos interceptação com rosca

direita a qual deverá estar totalmente aberta quando em uso.

O teste hidrostático dos ciliindro de O2 são feitos de 5 em 5 anos.

Possuem diferentes volumes hidrostáticos: 6,0m3, 6,6m3 e

7m3. Existem também de 5,0m3 e 7,5m3 porém menos comuns.

O cilindro é carregado com 150 Kg/cm2 (2250 lbs/pol2) e volume de

200 pés cúbicos.

Nunca permitir que a pressão caia abaixo de 30 lbs/pol2 evitando

com isso a contaminação pelo ar atmosférico, no interior do

cilindro.

2

Fig.2-1 - Cilindro de O2

Precauções de segurança com o cilindro de oxigênio no

armazenamento:

-armazenar em local fresco e seco,

-armazenar em local adequado, seguro e em pé;

-armazenar O2 longe do C2H2;

-manter marcada a pressão de cada ampola com giz;

-deixá-las bem peiadas; e

-sempre que as reguladoras não estiverem instaladas mantenha-as com

capacete.

Precauções de segurança com o cilindro de oxigênio no transporte:

-não suspender a ampola pelo capacete de proteção;

-não rolar e evitar pancadas;

-evitar contato com cabos ou fios condutores de eletricidade;

-manter sempre o capacete de proteção; e

-não manuseá-las com luvas ou mãos sujas de graxa, óleos, etc.(risco

de explosão)

Precauções de segurança com o cilindro de oxigênio na utilização:

-utilizar somente os cilindros identificados pelo fornece- dor;

-evitar fazer centelhas ou fagulhas próximo aos cilindros;

-descarga dos gases devem ficar em direções opostas, pois se houver

fugas, há possibilidade de acidentes;

-evitar contato com óleo, graxas ou substâncias oleosas; e

-evitar vazamentos quando em uso.

Tipo de gases usados nos cilindros de oxigênio:

-é um gás comburente, incolor, inodoro, e insípido.

3

-pode ser obtido por três métodos: liquefação do ar (o mais

utilizado), eletrólise da água e por reação química.

Seu índice de pureza para emprego industrial ou comercial deve ser

igual ao medicinal que é de 99.9%, pois em caso de acidente o

oxigênio pode ser utilizado.

II)Cilindro de C2H2

São fabricados em aço com costura e pintados nas cores vermelha ou

bordeaux. Estes cilindro são preenchidos com

uma massa altamente porosa (silicato de cálcio + asbestos) embebida

em acetona, permitindo a compressão do gás no cilindro, já que o

acetileno dissolve-se na acetona diminuindo sobremaneira o risco

de explosão. Isto deve-se ao fato de que o acetileno não pode ser

comprimido em espaços vazios.

Os cilindros são carregados com pressão de 225 lbs/pol2 e 2 a 9

Kg de peso de gás. Possuem válvula tipo fêmea, com rosca francesa

(esquerda).

Atualmente os cilindros de acetileno são encontrados tanto com

volante quanto sem volante, para se abrir o cilindro sem volante

usa-se uma chave especial que deve estar amarrada no cilindro.

Quando em operação, ¼ de volta aberta.

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Fig.2-2 - Cilindro de C2H2

Relação volumétrica em % entre os componentes internos de um

cilindro de acetileno.

Fig.2-3 - Porcentagem

Situação em que há perigo de um cilindro explodir.

Fig.2-4 - Perigo de explosão

5

Extintor usado para combate de incêndio em ampolas de acetileno.

Fig.2-5 - Extintor de pó químico

Precauções de segurança com os cilindros de C2H2 são as mesmas dos

cilindros de oxigênio.

Tipo de gases usados nos cilindros de C2H2:

-É um gás incolor e sem cheiro quando puro. Entretanto, tem na sua

forma comercial um cheiro característico, semelhante ao alho,

devido às impurezas tais como fosfina, arsina, sulfeto de

hidrogênio e amônia. É altamente combustível e não existe em estado

livre na natureza, sendo obtido pela reação química do CaC2

(carbureto de cálcio) + H2O (água) = C2H2 .

Existem dois tipos de geradores de acetileno: de baixa e média

pressão, podendo ser fixos ou portáteis.

O acetileno é asfixiante, porém não é tóxico.

A regulagem do acetileno não deve ultrapassar 15 LPQ (1 Kg/cm2) pois

torna-se explosivo.

Nunca devemos deixar que sua pressão caia abaixo de 1/7 de sua

capacidade, evitando o arrastamento da acetona, e a neutralização

de sua função.

*Temperatura de ignição...........................305oC

*Temperatura de combustão

no ar...........................................1.9000C

no ar comprimido................................2.100oC

no oxigênio puro................................3.100oC

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III)Válvula reguladora

A válvula reguladora tem cinco partes a saber:

- parafuso de regulagem;

- manômetro de alta pressão;

- manômetro de baixa pressão;

- diafragma; e

- corpo da válvula.

O manômetro de alta nos indica a pressão da ampola e o de baixa a

que está sendo debitada para o trabalho.

A função da válvula reguladora é controlar o fluxo de gás do

cilindro para o maçarico através da mangueira. Devido ao fato das

pressões desejadas serem exatas por necessidade de regulagem de

chama, estas válvulas são delicadas, devendo ser bem cuidadas,

evitando sujeiras e sendo reparadas por pessoal qualificado em

oficinas especializadas.

Fig. 2-6 - Válvula de acetileno Fig. 2-7 - Válvula de oxigênio

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-Princípio de funcionamento

Baseia-se na regulagem da pressão do cilindro para a pressão de

trabalho através do parafuso de regulagem.

Alivie o parafuso de regulagem. Abra a válvula do cilindro. Aperte

o parafuso lentamente, até obter a pressão desejada no manômetro de

baixa pressão.

A pressão na câmara de baixa, move um diafragma que trabalha,

contra uma mola.

Esta mola sofre influência do parafuso de regulagem de acordo com a

pressão desejada na câmara de baixa. Maior tensão na mola permite

maior fluxo de gás no cilindro.

Carta de Avarias em Válvulas Reguladoras:

-pressão de baixa oscilando: provavelmente necessitará de trocar a

sede da válvula. Isto ocorre quando se abre

a válvula do cilindro sem aliviar antes o parafuso de regulagem.

-pressão não regula: a causa provável é o diafragma furado.

Precauções com Válvulas Reguladoras:

-evitar pancadas, óleo, graxa ou sujeira;

-guardar em local seguro;

-certificar-se de que o parafuso de regulagem esteja

aliviado, antes de abrir a válvula do cilindro; e

-purgar o cilindro antes de instalar a reguladora.

IV)Mangueiras

Encontradas com diâmetro interno (DI) de 5/16” e diâmetro externo

(DE) de 9/16”.

A mangueira de oxigênio tem cor verde (rosca direita) e a de

acetileno cor encarnada (rosca esquerda), além de possuir um

entalhe.

Precauções com as mangueiras:

-algumas vezes sujeira, pedaços de borracha e talco (em mangueiras

novas) podem trazer problemas para o corte entupindo o maçarico. É

de boa norma limpar bem as mangueiras novas;

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-não use oxigênio na mangueira já usada com ar comprimido, pois

partículas de óleo vindo do compressor poderá contaminar o seu

interior, tornando-a susceptível à explosão; e

-as mangueiras não devem ter dobras e nem serem coçadas, devendo

evitar arrastá-las pelo chão.

V)Maçaricos

Dependendo do princípio da mistura, classificamos os ma-

çaricos em maçaricos injetores e maçaricos misturadores. Os

maçaricos são fabricados em vários tamanhos e modelos de acordo com

o fabricante.

Fig. 2-8 - Maçarico

Os maçaricos oxi-acetileno para corte possuem três válvulas, a

saber:

-válvula de C2H2;

-válvula de O2; e

-válvula ou gatilho de O2 adicional ou de corte.

Princípio de funcionamento de um maçarico injetor.

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Fig.2-9 - Maçarico injetor

Princípio de funcionamento de um maçarico misturador.

Fig.2-10 – Maçarico misturador

Os maçaricos permitem uma fácil manutenção, isso deve-se a

praticidade de sua desmontagem.

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Fig.2-11 – Maçarico desmontado

Procedimento para o início do corte:

Com a válvula de acetileno aberta em ¼ de volta acende-se o

maçarico, e com a de oxigênio regula-se a chama desejada. Após o

aquecimento da peça de maneira que se atinja seu ponto de fusão

(molhais), passamos a atuar sobre a válvula de O2 adicional,

acelerando o corte. O excesso de O2 a partir do momento que o

gatilho é acionado, age duplamente:

-causando um arrastamento mecânico; e

-oxidando o material.

VI)Bicos de Corte

São especialmente projetados e fabricados em cobre eletrolítico

para suportar a máxima temperatura

Nos maçaricos de corte, se faz necessário a escolha do bico segundo

o tipo e condição do trabalho, do material a ser cortado e da sua

espessura.

O cobre possui excelentes propriedades como condutor de calor e

adapta-se bem ao método de fabricação dos bicos de corte, daí seu

emprego, que confere ao produto uma alta resistência à severas

condições do serviço a que se destinam. Alguns possuem a superfície

externa cromada, característica inclusive que atenua a aderência de

escorias e salpicos, resistindo à oxidação, dando esmerado

acabamento e aumentando em 20% a vida útil do bico de corte.

Para cada tipo de bico, e de acordo com as condições do trabalho a

ser executado (espessura das chapas, gases utilizados etc), as

pressões recomendadas para os gases variam, devendo o ajuste ser

feito de acordo com as especificações das tabelas próprias do bico

utilizado. Cada fabricante tem sua própria tabela de bicos a usar,

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números de furos e função do trabalho a executar. Os bicos são de

precisão para haver uma mistura correta. Para

limpar os orifícios, usa-se limpador próprio ou um arame de cobre

macio e, além disso não se deve usar um bico com orifícios

deformados. Os bicos devem ficar bem apertados de encontro ao

maçarico para evitar fugas do gás, e o uso indevido de um bico

causará consumo elevado de gás e lentidão no trabalho.

Fig.2-12 – Bicos

VII)Equipamento de proteção

Consiste de avental, perneira, luvas de couro e braceira, além

disso é necessário a utilização de óculos de proteção.

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Fig.2-13 - Material de proteção

VIII)Material para acabamento

Aborda todo o material que tenha a finalidade de proporcionar uma

melhoria ao trabalho realizado:

-esmerilhadeira;

-lixadeira; e

-lima.

XI)Acessórios

Abrange todo o material que não faz parte do equipamento, porém

estabelece uma grande relação, já que se faz necessário para

instalação e andamento:

-chave para instalação da reguladora;

-agulhas para desobstrução do maçarico;

-acendedor;

-escova de aço;

-Picadeira; e

-etc.

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c)Tipos de chama quanto a proporção dos gases

I)Oxidante (C2H2 < O2)- Possui um barulho característico e é

ideal para corte. Apresenta: cone e penacho (cone bastante

afunilado e uma coloração branca encandecente)

II)Neutra (C2H2 = O2)- Além de ser usada em 80% das soldas

também serve para o corte. Dos três tipos de chama, é a mais

silênciosa; apresenta: cone e penacho (cone menos afunilado que a

oxidante e exibe uma coloração azul vivo)

III)Carburante(C2H2 > O2)- Não serve para nenhum tipo de corte

e é utilizada para solda de metais não ferroso sendo bem diferente

das demais, pois apresenta: cone, véu e penacho.

d)Tipos de chama quanto a velocidade dos gases

I)Suave;

II)Intermediária; e

III)Violenta.

e)Ajustágem das pressões

As ajustagens nas reguladoras variam de acordo com a espessura da

chapa e tipo do material, bem como o modelo do maçarico, que de

acordo com o fabricante possue sua própria tabela. Para maior

comodidade padronizamos as seguintes regulagens que atenuam um bom

desempenho, 0,4 Kg/cm2 para acetileno e mais ou menos 2 Kg/cm2 para

oxigênio.

As ajustagens acima devem ser feitas com as respectivas válvulas

dos maçaricos abertas.

Obs: A distância do maçarico para a peça a ser cortada é de 3/16”.

f)Seqüência completa para o início da operação de corte oxi-

acetileno

I)Colocar os cilindros de O2 e C2H2 em local conveniente e com as

descargas opostas;

II)Purgar as válvulas nos cilindros;

III)Adaptar as respectivas válvulas reguladoras aos

cilindros;

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IV)Conectar as mangueiras de O2 e C2H2;

V)Verificar se os parafusos de regulagem de cada válvula

estão aliviados e abrir as ampolas;

VI)Apertar o parafuso de regulagem purgando assim as

mangueiras;

VII)Folgar o parafuso de regulagem da válvula e instalar o

maçarico;

VIII)Com as válvulas de interceptação do maçarico abertas

regular as pressões; e

IX)Fechar as válvulas do maçarico.

g)Seqüência completa para o início do corte

I)Abrir o acetileno ¼ de volta e acendê-lo;

II)Abrir o oxigênio e ajustar a chama;

III)Manter o bico distante da peça aproximadamente 3/16”

até que se atinja o ponto de molhais; e

IV)Calcar o gatilho de O2 adicional e inicie o corte.

h)Seqüência completa para o término da operação de corte oxi-

acetileno

I)Fechar a válvula de acetileno do maçarico;

II)Fechar a válvula de oxigênio do maçarico; e

III)Calcar o gatilho adicional de oxigênio.

i)Fatores que afetam o rendimento

I)Posição de trabalho (sobre cabeça); e

II)Bico entupido.

j)Vantagens do corte a gás

I)Não utiliza corrente elétrica; e

II)Não exige equipamento isolado.

k)Desvantagens do cote a gás

I)Exige maior precisão;

II)Requer habilidade do operador; e

III)Requer pré-aquecimento.

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l)Retrocesso de chama

Apesar do desenvolvimento de novas técnicas, os processos com

gases combustíveis para corte, aquecimento, desempeno e solda oxi-

acetilênica, tem muitas aplicações industriais. Isto se deve

parcialmente ao fato de que o equipamento é versátil, de fácil

movimentação e relativamente bara-

to. Um ponto relevante no trabalho com gases combustíveis é o risco

de retrocesso da chama, que pode causar tanto danos materiais

quanto pessoais. O retrocesso da chama costuma ser causado tanto

por equipamentos defeituosos como por manuseio incorreto. Isto

indica a importância do conhecimento e do treinamento para garantir

a segurança no ambiente de trabalho. Também é importante utilizar

equipamentos de segurança como válvulas unidirecionais e

dispositivos contra retrocessos de chama.

Para que tenhamos uma chama estável, é preciso mantermos um

equilíbrio entre a velocidade de combustão e a velocidade de saída

do gás, se este equilíbrio não for mantido, além do rendimento do

trabalho ser afetado, este desequilíbrio propiciará um retrocesso.

Fig.2-14 - Retrocesso da chama

m)Os retrocessos são divididos em:

I)Momentâneo16

Um retrocesso momentâneo significa que a chama retorna para o

maçarico com um forte estampido, com isso a chama se apaga ou volta

a se acender junto ao bico. O retrocesso momentâneo é relativamente

inofensivo, porém nos indica falha no equipamento ou suprimento de

gás.

II)Sustentado

No retrocesso sustentado, a chama retorna para o maçarico e

continua queimando no misturador, geralmente no próprio ponto de

mistura. O retrocesso sustentado se caracteriza por um estampido

inicial seguido por um sibilo ou chiado resultado da continuação da

combustão. Se o retrocesso sustentado não for interrompido

rapidamente, poderá ocorrer derretimento dentro do maçarico e as

emissões da combustão podem causar lesões.

III)Total

O retrocesso total ocorre quando a chama retorna para o maçarico e

entra no sistema de fornecimento de gás, ou seja, nas mangueiras, e

nos piores casos, nas reguladoras. Isso ocorre quando um gás com

pressão mais elevada entra na linha de um gás com pressão menor.

Se o retrocesso total atingir um cilindro de gás que não possua os

equipamentos de segurança necessários, o acidente poderá atingir

grandes proporções. O retrocesso total é, na maioria das vezes,

causado por um refluxo, isto é, o oxigênio flui para dentro da

mangueira de acetileno, onde forma uma mistura explosiva. Esta

mistura pode ser inflamada por um retrocesso momentâneo no momento

em que o maçarico seja aceso, nesse caso a mangueira explodirá.

n)Procedimentos em caso de retrocesso da chama

Em caso de retrocesso momentâneo da chama você vai ouvir um barulho

parecido com o de uma metralhadora. A repetição do retrocesso

indica que o equipamento está com defeito ou não está sendo

manuseado corretamente. Tente descobrir a causa.

Em caso de retrocesso sustentado você vai ouvir um chiado, o

suprimento de gás deve ser interrompido imediatamente no maçarico e

nos reguladores. O oxigênio deve ser fechado primeiro. É possível

17

que seja necessário resfriar o maçarico com água. Antes do

equipamento ser colocado novamente em operação, verifique se o bico

e a vedação, podem ter sido danificados.

Em caso de retrocesso total, a decomposição pode começar no

cilindro de acetileno se não houver um dispositivo contra

retrocesso da chama para o regulador. A decomposição também pode

ter início se o cilindro for exposto a temperaturas que excedam

3000C. Em caso de retrocesso total, as seguintes medidas devem ser

tomadas:

I)Feche imediatamente as válvulas do cilindro, tanto de gás

combustível como de oxigênio usando luvas apropriadas. A chama se

apagará com a ausência do gás combustível; e

II)Verifique se o cilindro de acetileno está quente, o que pode

ser um sinal de decomposição. Se o cilindro estiver quente,

verifique se a válvula está bem fechada. Isto irá favorecer o

interrompimento da decomposição do acetileno. Certifique-se que a

válvula esteja hermeticamente fechada (procedimento imediato).

Se a decomposição continuar e o cilindro de acetileno apresentar

vazamento através de uma válvula, há um grande risco de que a zona

de decomposição se espalhe e o cilindro venha a explodir. A

decomposição continua porque o acetileno vai sendo alimentado

ininterruptamente na zona de decomposição. A explosão pode ocorrer

a qualquer momento entre alguns minutos e 24 horas. Se houver

18

Evacue, imediatamente, o local e isole a área! Chame o

CAV(bombeiros)! Resfrie o cilindro abundantemente!

suspeita de decomposição e vazamento no cilindro, as regras a serem

seguidas são:

Obs: A causa efetiva de um retrocesso é o fato de que a velocidade

de combustão é superior à velocidade de saída da mistura dos gases.

Se a situação for inversa, a chama se apagará. Para que tenhamos

uma chama estável, é preciso mantermos um equilíbrio entre a

velocidade de combustão e a velocidade de saída do gás.

V1 –Velocidade de saída do gás V2 –Velocidade de combustão Fig.. 1-15

19

Evacue, imediatamente, o local e isole a área! Chame os bombeiros!

Não se aproxime do cilindro! Resfrie o cilindro abundantemente

durante 24h!

o)Manuseio correto do equipamento

Para evitar o refluxo e a formação de uma mistura explosiva em

algum ponto do sistema, todos os componentes devem ser montados

corretamente. As vedações e as gaxetas não devem estar danificadas.

Além disso, as diversas partes devem ser todas do mesmo fabricante

para assegurar o melhor sistema de prevenção de vazamentos:

I)Estabeleça a pressão correta de acordo com a tabela de solda e

corte do fabricante;

II)Use um bico de tamanho correto e lembre-se de ajustar

a pressão ao trocar de bico;

III)Certifique-se de que o bico não está bloqueado por sujeira ou

escória;

IV)Os bicos danificados devem ser trocados;

V)Para limpeza, utilize agulhas do tamanho apropriado;

VI)Não mantenha o bico muito perto do local de trabalho, pois a

velocidade de saída do gás pode ser prejudicada e provocar o

aquecimento do bico, podendo causar um retrosso momentâneo; e

VII)Antes de acender o maçarico purgue as mangueiras de

oxigênio e de gás combustível durante alguns segundos para evitar o

risco de mistura de gases na mangueira no memento da ignição.

Purgue uma mangueira de cada vez.

2.2.2-Processo elétrico (arco metálico)

a)Solda de superfície (arco metálico)

Para facilitar a compreensão deste método, vamos inicialmente

conhecer o que é arco elétrico.

A passagem da corrente elétrica através do ar com desprendimento de

luz e calor é chamada de arco elétrico. O arco elétrico não se

verifica apenas no ar, mas em qualquer meio gasoso, assim como no

meio líquido.

É o método mais popular e preferido pelos mergulhadores. É de

simples aprendizado e requer pouca prática, emprega-se material

facilmente encontrado no mercado e é bastante eficaz.

20

b)Fundamentos do processo

Soldagem com eletrodo revestido SMAW (SHIELDED METAL ARC WELDING-

SMAW), é a união de metais pelo aquecimento oriundo de um arco

elétrico entre um eletrodo revestido e o metal base, na junta a ser

soldada.

O metal fundido do eletrodo é transferido através do arco até a

poça de fusão do metal de base, formando assim o metal de solda

depositado.

Uma escoria, que é formada do revestimento do eletrodo e das

impurezas do metal de base, flutua para a superfície e cobre o

deposito, protegendo esse depósito da contaminação atmosférica e

também controlando a taxa de resfriamento. O metal de adição vem da

alma metálica do eletrodo (arame) e do revestimento.

A soldagem com eletrodo revestido é o processo de soldagem mais

usado devido a simplicidade do equipamento, à resistência e

qualidade das soldas, além do baixo custo. Ele tem grande

flexibilidade e solda a maioria dos metais numa faixa grande de

espessuras. A soldagem com este processo pode ser feita em quase

todos os lugares e em condições adversas.

A soldagem com eletrodo revestido é usada extensivamente em

fabricação industrial, edifícios, navios, compotas e outros

conjuntos soldados, tendo basicamente como material de proteção os

seguintes componentes:

I)Perneira;

II)Braceira;

III)Luvas;

IV)Avental; e

V)Mascara de solda.

c)Equipamento de solda

21

Fig.2-16 - Equipamento de solda

I)Fonte de energia

Normalmente o seu ciclo de trabalho é de 60%, ou seja, 6

minutos de arco em cada 10 minutos. O restante do tempo é para

troca de eletrodo, posicionamento da peça, etc.

O suprimento de energia pode ser tanto corrente alternada como

corrente contínua com eletrodo negativo (polaridade direta), ou

corrente contínua com eletrodo positivo (polaridade inversa),

dependendo das exigências do serviço.

Na superfície a mais utilizada é a corrente contínua com eletrodo

positivo (polaridade inversa),e a peça negativa. O bombardeio de

elétrons dá-se na alma do eletrodo, o qual será a parte mais

quente.

II)Cabos elétricos

São usados para conectar o porta eletrodo e o grampo “c” á fonte de

energia. Eles devem ser flexíveis para permitir fácil manipulação,

especialmente do porta eletrodo. Eles fazem parte do circuito de

soldagem e consistem de vários fios de cobre enrolados juntos e

protegidos por

um revestimento isolante e flexível (borracha sintética).

22

III)Grampo tipo “C” (conector de terra)

É um dispositivo para conectar o cabo terra a peça a ser

soldada.

IV)Porta eletrodo (alicate de eletrodo)

É simplesmente um dispositivo que permiti ao soldador controlar e

segurar o eletrodo.

Fig.2-17 - Porta eletrodo

V)Eletrodo (consumíveis)

O eletrodo, no processo de soldagem tem várias funções

importantes. Ele estabelece o arco e fornece o metal de adição para

a solda. Didaticamente podemos classificá-las em funções elétricas,

físicas e mecânicas e metalúrgicas.

Funções Elétricas (isolamento e ionização)

-Isolamento

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O revestimento é um mau condutor de eletricidade, assim sendo,

isola a alma do eletrodo evitando aberturas de arcos laterais.

Orienta a abertura do arco para locais de interesse.

-Ionização

O revestimento contem silicatos de Na (sódio) e k (potássio) que

ionizam a atmosfera do arco. Esta ionização facilita a passagem da

corrente elétrica, dando origem a um arco estável.

-Funções Físicas e Mecânicas

Fornece gases para a formação da atmosfera protetora das gotículas

do metal contra a ação do hidrogênio e oxigênio da atmosfera. O

revestimento funde e depois solidifica sobre o cordão de solda

formando uma escoria de material

não metálico que protege o cordão de solda da oxidação pela

atmosfera normal, enquanto a solda esta resfriando.

-Funções metalúrgicas

Pode contribuir com elementos de liga, de maneira a alterar as

propriedades da solda.

Obs: Os eletrodos revestidos são classificados de acordo com

especificações comerciais da AWS (American Welding Society).

“Especificações comerciais da série AWS A5”.

d)Identificação dos eletrodos

Os eletrodos são confeccionados de modo a atender diversos tipos de

material, sendo divididos de acordo com a aplicação a que se

destina. A seguir veremos como são divididos:

I)Eletrodos para ferro fundido e metais não ferrosos;

II)Eletrodos para aços de baixo e médio teor de carbono;

III)Eletrodos para aplicações específicas;

IV)Eletrodos para aços de baixa liga;

V)Eletrodos para aços inoxidáveis, resistentes aos ácidos

e ao calor; e

VI)Eletrodos para revestimentos duros.

e)Formas de abrir o arco

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I)Toque; e

II)Resvalo.

f)Preparação para a solda

I)Preparação da peça a ser soldada

Para que haja uma boa ligação entre as peças a serem soldadas,

devemos chanfrá-las antes de efetuar-mos o cordão de solda. Para

cada tipo de chanfro teremos um símbolo correspondente.

II)Regulagem da amperagem

A especificação da amperagem vem contida na embalagem do eletrodo,

porém quando não dispomos desta especificação, usamos 35 ampères

para cada mm de espessura do eletrodo.

III)Ponteação – É a primeira providência a ser tomada antes de

começarmos a soldagem e tem como finalidade manter a peça em

posição. A ponteação suporta as primeiras tensões e evita a

tendência que tem a peça de empenar no início da solda.

g)Tipos de chanfro

I)Chanfro para soldagem em um único lado (Chanfro simples)

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Fig.2-18 – Chanfro simples

II)Chanfro para soldagem em ambos os lados (Chanfro Duplo)

Fig.2-19 – Chanfro duplo

h)Elementos da solda

26

Fig.2-20 – Elementos de uma solda

i)Corte de superfície (arco-metálico)

Este processo de corte requer o mesmo equipamento utilizado no

processo de solda, assim como os mesmos procedimentos de segurança.

A diferença básica é que para a solda a amperagem é controlada e

para o corte não.

Este processo é o mais indicado para o corte em ferro fundido,

metais não ferrosos e aços, uma vez que corta apenas por fusão.

2.3-Método submarino O método submarino se divide em dois processos:

2.3.1-Processo elétrico (arco-metálico)

O processo arco-metálico foi desenvolvido a partir do méto

do de superfície, onde foi constatado a possibilidade de manter o

arca aberto em meio aquoso.

a)Solda submarina (arco-metálico)

A técnica de soldagem submarina data do começo deste século, quando

ficou demonstrada a possibilidade de se abrir um arco elétrico em

meio aquoso. As juntas produzidas por esta técnica perdiam bastante

em propriedades para as juntas formadas na superfície.

O seu emprego tem contudo, aumentado graças a recentes

melhoramentos havidos, tais como simplificação da técnica de

soldagem e o uso cada vez mais sofisticado de eletrodos revestidos.

A solda subaquática pode ser considerada como um valioso

instrumento nas operações de reparo de rachaduras no casco. Deve-se

ter em mente, contudo, que a qualidade das soldas molhadas é

27

duvidosa e que tais reparos não devem ser considerados como

definitivos.

Já os reparos realizados a seco em campânulas, pode atingir padrões

rigorosos de qualidade.

O equipamento utilizado é basicamente o mesmo usado na superfície,

a mudança básica está apenas na utilização de cabos elétricos

extra-flexível 1/0 e 2/0, e no eletrodo que deverá ser revestido,

além disso devemos fazer uso de uma chave monofásica tipo faca para

a segurança do mergulhador.

O uso de uma chave de segurança tipo faca ao longo do circuito do

porta-eletrodo propiciará ao mergulhador a máxima proteção, pois só

será fornecida corrente elétrica quando solicitado à superfície,

caso contrário a chave deverá ser mantida sempre na posição

Desligado. (Superfície frio).

Para uso submerso faremos uso da corrente contínua com eletrodo

negativo (polaridade direta).

Corrente contínua – polaridade direta: a peça é ligada ao polo

positivo (cabo terra) e o eletrodo ao negativo. O bombardeio de

elétrons dá-se na peça, a qual será a parte mais quente.

28

O equipamento de mergulho que deve ser utilizado para o processo de

solda submarina é sem margem de dúvidas o equipamento dependente,

pois proporciona maior segurança e estabilidade ao mergulhador.

29

Fig.2-22 – Equipamento dependente

b)Material de proteção

I)Luvas de borracha;

II)Lentes de proteção; e

III)Botas.

c)Lentes

I)n0 4 - Para água muito turva;

II)n0 6 - 0 a 30 amp;

III)n0 8 - 30 a 75 amp;

IV)n0 10 - 75 a 200 amp;

V)n0 12 - 200 a 400 amp; e

VI)n0 14 - Acima de 400 amp.

Obs: Nunca olhar diretamente para o arco elétrico, pois o mesmo

provoca a cegueira momentânea e conjuntivite catarral, provenientes

dos raios ultravioleta e infravermelho.

d)Processos de solda submarina

Podemos classificar os processos da soldagem submarina em duas

categorias básicas: a seco e molhada.

Na soldagem a seco, é estabelecida em torno do arco uma região

livre de água, permitindo realizar soldas semelhantes à solda de

superfície, a uma pressão hiperbárica.

Na soldagem molhada, o arco é aberto no meio líquido, procedendo-se

a solda na bolha de vapor formada pela alta temperatura em torno do

arco.

O grande problema da soldagem molhada consiste na ação danosa da

água. Agindo como refrigerante, a água submete o cordão de solda a

velocidade de resfriamento muito rápidas, ocasionando uma

inadequada estrutura metalúrgica, retenção de gases e escória na

30

junta, e formação de trincas. A alta temperatura do arco, além de

vaporizar a água, provoca sua decomposição, daí resulta hidrogênio

nascente, que tende a penetrar no banho do metal fundido,

permanecendo na rede cristalina após a solidificação, sendo

responsável por um mecanismo de fragilização, o qual geralmente

conduz à fraturas após algum tempo de serviço.

A falta de visibilidade também representa outro grande obstáculo

quando se opera em águas turvas, principalmente com partículas em

suspensão. O desenvolvimento de revestimentos especiais para os

eletrodos tem constituído a melhor resposta para o controle da

bolha de vapor.

e)Limitações de solda molhada

I)Tamanho do tamponamento;

II)Finalidade do tamponamento; e

III)Contorno do casco.

f)Finalidade do revestimento do eletrodo

I)Facilita a abertura do arco e estabiliza;

II)Evita arco secundário;

III)Facilita a posição de soldagem; e

IV)Protege contra o oxigênio e nitrogênio do ar.

Obs: A voltagem em arco aberto (quando se soldando) é de 16 a 40

volts. A diferença entre a solda e o corte, está apenas na

amperagem, que para os serviços de soldas devem ser controlada.

g)Eletrodo para solda

A identificação dos eletrodos é feita em quatro algarismos,

contidos na embalagem e no próprio eletrodo.

O eletrodo mais usado para solda é o E-6013 (rutílico) que já está

sendo substituído pelo eletrodo oxidante (baixo teor de

hidrogênio), pois é o mais indicado para o uso subaquático, o seu

revestimento é feito de verniz e alumínio com 2% de níquel (para

aumentar a resistência mecânica da solda) o que torna eficiente à

soldagem efetuada.

31

Ex: E-6013, os dois primeiros algarismos indicam a resistência do

cordão de solda, multiplicado por 1000 o terceiro algarismo indica

a posição de soldagem e o quarto indica o tipo de corrente e

polaridade.

-Posição de trabalho

1-Todas as posições;

2-Horizontal/plana ou vertical; e

3-Plana/vertical.

-Tipo de corrente e polaridade

E-XX10-CC;Polo Positivo;

E-XX11-CC;Polo Positivo;

E-XX13-CC;polo Negativo;

E-XX13-CC;Polo Negativo/Positivo;

E-XX14-CC;Polo Negativo/Positivo; e

E-XX18-CC;Polo Negativo.

Obs: Dados obtidos com referência aos eletrodos para aços de baixo

e médio teor de carbono (ESAB).

III)Característica do Bom Eletrodo

-baixa porosidade;

-baixo hidrogênio;

-alta tenacidade; e

-alta resistência.

h)Defeitos da Solda

-trinca;

-bolha; e

-rachaduras.

i)Tipos de juntas

32

TOPO A TOPO

Fig.2-23 – Tipos de junta

j)Regulagem da amperagem

Na superfície usa-se 35 ampères para cada mm de espessura de

eletrodo. Para o uso subaquático, acrescenta-se de 30 a 40%,

obtendo dois valores: mínimo e máximo.

k)Preparação para a solda

Embora o resfriamento na solda submersa seja praticamente

instantâneo o procedimento será o mesmo utilizado na superfície.

Obs: Não use corrente alternada. Aumenta o risco de choque para o

operador e causa maior dano eletrolítico ao equipamento.

Para uso subaquático usa-se a polaridade direta (eletrodo negativo)

e na superfície usa-se a polaridade inversa (eletrodo positivo).

Em caso de dúvida, fazer o teste de polaridade.

l)Técnica de verificar a polaridade correta

I)Fixar uma pequena chapa de metal ao cabo-terra e introduzir um

eletrodo no porta-eletrodo;

II)Mergulhar os dois num balde com água salgada;

III)Mantenha afastado um do outro aproximadamente 5 cm

IV)Ligar a máquina e fechar a chave; e

33

SOBREPOSTAS

EM “T”

V)Se a polaridade for correta,(uso submarino) um fluxo de bolha

se desprenderá do eletrodo , determinando com isso a polaridade.

m)Corte submarino(arco-metálico)

Neste processo, o metal é cortado simplesmente por fusão. O

aquecimento é obtido através do arco elétrico entre o eletrodo e o

metal a ser cortado. Este arco produz temperaturas relativamente

alta na ordem de 3500 graus centígrados, dependendo da corrente e

do meio. Devido ao rápido esfriamento da água no metal, devemos

expulsar o metal derretido com a ponta do eletrodo, pressionando-o

sempre.

Este processo de corte requer o mesmo equipamento utilizado no

processo de solda, assim como os mesmos procedimentos de segurança.

A diferença básica é que para a solda a amperagem é controlada e

para o corte não.

Este processo é o mais indicado para o corte em ferro fundido,

metais não ferrosos e aços uma vez que corta apenas por fusão.

2.3.2-Processo elétrico oxi-arco

34

Chave faca

Máq. de solda

Reguladora de O2

Cabo 1/0

Cabo 2/0

Cilíndro de O2

P. eletrodoGrampo “C”

Fig.2-24 - Circuito oxi-arco

O arco elétrico apesar de ter sido utilizado pela primeira vez em

1887, somente popularizou-se com o início da 1a Guerra Mundial.

Outro grande impulso na área militar verificou-se após o ataque a

ilha de Pearl Harbor pelos japoneses, quando a Marinha Americana se

viu diante de uma das maiores fainas de desobstrução de porto de

toda história.

a)Princípio de funcionamento

O processo depende da rápida oxidação do metal base durante o

corte. Consequentemente, materiais resistente a corrosão/oxidação,

tais como: Cobre, latão e bronze, não podem ser cortados

efetivamente por este processo.

O corte do metal é efetivado por meio de uma reação química do

oxigênio com o metal em elevadas temperaturas. Esta temperatura é

mantida por meio de um arco elétrico entre o eletrodo e o metal

base, que produz grande quantidade de calor. O pré-aquecimento é

instantâneo. Um jato de oxigênio puro é dirigido para esse ponto, o

que na prática se processa simultaneamente.

b)Funções do jato de oxigênio

I)Produzir aquecimento adicional pela oxidação ou queima do metal

pré-aquecido; e

II)Retirar o metal aquecido e oxidado.

Obs: O oxigênio é o elemento predominante para o corte

propriamente dito.

c)Equipamento usado para o oxi-arco

I)Fonte de energia

-Gerador D.C/Retificador

Tem capacidade mínima de 300 ampères CC, sendo o ideal

400 ampères. Não deve-se utilizar corrente alternada (perigo de

choque), pois a amperagem instável proporciona à oscilação da

corrente.35

-Geradores movidos a motor diesel

São os melhores (mais caros), suas vantagens são, o arco é

mais estável, não consome eletricidade (fonte externa) e são

portáteis.

Fig.2-25 – Fonte de energia

II)Chave de segurança monofásica tipo faca (400 amp. x 250 volts)

-É uma chave especial com a finalidade de contribuir para a

segurança do mergulho, já que ela corta o suprimento de energia que

vai para o porta eletrodo quando necessário.

III)Cabos elétricos

Recomenda-se os extra-flexíveis “1/0” e “2/0”.

Especificação: tipo TRXF (MIL-C-95).

36

O cabo “2/0” apresenta menor resistência, já que sua seção reta é

maior, sendo então indicada para trabalhos submarinos.

Como em qualquer circuito elétrico, aqui também aparece perda em

linha e resistências de contato. Com a finalidade de evitar uma

excessiva queda de voltagem, eles são fornecidos em tamanhos de 50m

de comprimento.

Todas as conexões submarinas devem ser perfeitamente isoladas, para

reduzir a perda de corrente elétrica, como também, diminuir o

desgaste dos fios de cobre.

Não permitir emendas no cabo numa distância menor de 4m, a partir

do porta-eletrodo.

Quando tiver que emendar um cabo para aumentar seu comprimento,

deverá ser utilizado um com capacidade equivalente ao utilizado.

Sempre que possível, não use cabos com emendas dentro d’água.

O cabo do porta-eletrodo é sempre mais fino (1/0-flexível) para

melhor facilidade de trabalho.

Quando houver seções de cabo dentro d’água, recomenda-se amarrá-las

por meio de boças a um cabo de nylon, que servirá de sustentação.

IV)Porta-eletrodos para uso submarino

Os porta-eletrodos são especialmente desenhados a prenderem os

eletrodos de corte e fornecerem energia e oxigênio.

Os porta eletrodos devem ser leves e de construção simples, de

fácil manutenção e possuir uma castanha para facilitar a operação

de troca de eletrodos quando em condições adversas.

37

Fig.2-26 - Porta eletrodos

V)Eletrodos para corte

Atualmente são utilizados os eletrodos tubular de aço e tubular

broco com duração de 45 segundos a 1 minuto. São adaptáveis em

diversos porta eletrodos, sendo mais conhecidos os da marca

CRAFTSWELD e ARCAIR.

-Eletrodo tubular de aço

É um tubo de aço especial sem costura, revestido com uma composição

isolante, aplicada nos eletrodos. Tornam-se a prova d’água após

passar por um processo de imersão de placa termoplástica, durante a

sua fabricação. Possui vários comprimentos, sendo o de 14” o mais

usado, com diâmetro externo de 5/16” e diâmetro interno (furo) de

1/8”, tendo como amperagem cerca de 300A.

-Eletrodo broco

É encontrado de várias formas, sendo os mais comuns, os que são

feitos de tubo de cobre contendo varetas no seu interior sendo uma

delas de metal combustível, (Magnésio/Lítio), ou um tubo de cobre

com uma vareta de metal combustível em forma de espiral. Após o

início do corte ambos queimam independentemente da máquina estar

com a chave fechada ou não. isto é, mesmo com a chave desligada.

(Superfície Frio). Possuem vários tamanhos o de 18” é o mais comum,

com diâmetro externo 3/8” e diâmetro interno (furo) 1/4”, tendo

como amperagem cerca de 150 a 200A.

As vantagens básicas que o eletrodo broco possui em relação ao

tubular de aço é que ele corta metais não ferrosos e requer uma

amperagem relativamente baixa além de continuar cortando mesmo com

chave aberta, graças a vareta de metal combustível.

VI)Ampola de oxigênio

É a mesma usada para o oxi-acetileno.

38

VII)Válvula reguladora de pressão de oxigênio

é a mesma usada para o oxi-acetileno e tem por finalidade regular o

fluxo de gás dos cilindros (ampolas) para o porta-eletrodo através

da mangueira. É composta basicamente das partes a saber:

-parafuso de regulagem com mola;

-diafragma;

-manômetro de alta pressão (câmara de alta pressão);

-manômetro de baixa pressão (câmara de baixa pressão); e

-corpo da válvula.

VIII)Mangueira de oxigênio

Conduto de borracha especial que serve para conduzir o oxigênio até

o porta-eletrodo e possui como caracteristica os seguintes itens:

-diâmetro interno 5/16”;

-diâmetro externo 9/16”; e

-cor verde.

Obs: Não usar o oxigênio em mangueiras que já foram usadas para ar

comprimido, pois partículas de óleo provenientes do compressor em

contato com o O2 poderá dar início a pequenas explosões.

IX)Grampo-terra tipo “C” (uso submarino)

Devem ser ligados no cabo positivo e fixados no costado ou chapa

próximo do local do corte. Caso o material a ser cortado tenha

alguma parte fora d’água, ele deverá ser instalado neste local.

Prepare bem o local onde deverá ser instalado, para fazer um bom

contato elétrico. Quando trabalhando, o mergulhador deverá estar

sempre de frente para o grampo terra.

X)Viseiras rebatíveis com lentes

São suportes que quando adaptados aos capacetes ou mascaras faciais

completas permitem o uso de lentes de proteção. As lentes para o

uso oxi-arco são as mesmas utilizadas no processo arco-metálico.

d)Técnica para corte

39

A técnica para o corte empregada dependerá da combinação dos

seguintes elementos, tipo de eletrodo, espessura da chapa e

material da chapa.

Basicamente os procedimentos para o corte se resume em:

-posicionar o eletrodo em um angular de 45 a 900, dependo da

espessura do material (para material mais fino, usaremos um ângulo

aproximado de 30o).

-pressionar o eletrodo de encontro a chapa; e

-apertar a válvula de oxigênio e ordenar “superfície

quente”, caso não haja fonia, efetuar sinal de mangueira (dois

puxões).

Obs: Se ao pressionar o eletrodo o arco não abrir, deverá ser

efetuado o toque ou resvalo.

Fig.2-27 – Técnica para o corte

e)Técnica para avançar no corte

A ponta do eletrodo deve ser pressionada na linha de corte. Deve

ser exercida numa pressão para baixo compensando a queima do

eletrodo e sempre avançando.

Após consumir o eletrodo, ordenar “Superfície Frio”(um puxão). Só

então inicie a troca do eletrodo.

40

Obs: A técnica para chapas finas, com eletrodo tubular de aço é

ligeiramente diferente da usada para chapas grossas. Basta exercer

uma pressão menor sobre a chapa, além de modificar o ângulo.

f)Regulagem do O2 para o corte

I)Eletrodo tubular de aço

-Pressão de O2 depende:

Espessura da chapa (ver tabela abaixo);

Seções de mangueira (ver obs 1); e

Profundidade (ver obs 2).

Espessura da chapa Pressão de Oxigênio (LPQ)

¼” (6,4mm) 35-40

½” (12,7mm) 45-50

¾” (19mm) 50-55

1” (25,4) 55-60

1 ¼” (31,8mm) 65-70

1 ¼” (38,1mm) 75-80

1 ¾” (44,4mm) 85-90

2” (50,8mm) 95-100

Fig.2-28 - Tabela

Obs 1: As pressões acima são calculadas apenas para 1 seção de

mangueira (15m ou 50pés). Para compensar a perda pelo comprimento

da mangueira, adicionar 5 PSI para cada 50 pés a mais de mangueira.

Obs 2: Aos valores tabelados deverão ser somados ainda a pressão do

fundo: prof. (em pés) x 0.445.

Sendo assim a fórmula será:

Pressão de O2 = prof.(em pés) x 0.445 + p.tab. + 5 PSI (para c. seção

ad. de mangueira).

Ex: Determine a pressão de O2 para um corte em uma chapa de ¾” em

uma profundidade de 25m.(Duas seções de mangueira)

Valor tabelado: mínimo 50 máximo 55 (chapa ¾”)41

-Pressão mín. de O2 = 25 x 3,3 = 82,5 x 0,445 = 36,7 + 50 + 10 =

96,7

-Pressão máx. de O2 = 25 x 3,3 = 82,5 x 0,445 = 36,7 + 55 + 10=

101,7

II)Eletrodo broco

A pressão do oxigênio é de 90 psi acima da pressão do fundo. Além

disso acrescentar 5 psi para cada 50 pés de mangueira adicionada.

Fórmula:

PO2 = 90 LPQ + Prof. em pés x 0.445 + 5 LPQ para cada seção de

mangueira adicional.

Obs O comprimento padrão das mangueiras de oxigênio é de 50 pés

(15 metros).

Obs: Basicamente, o corte com eletrodo Broco aquece o metal ou o

material até a fusão, o fluxo de oxigênio quando acionado permite a

oxidação violenta e expulsa o material fundido através do corte ou

do furo.

g)Procedimento de segurança

Durante o corte, se o eletrodo precisar ser trocado, fechar a

válvula de oxigênio, comandar “Superfície Frio” e, assim que

obtiver a confirmação da superfície, substituir o eletrodo. O

eletrodo deve ser trocado sempre quando restar aproximadamente 3”

(7cm). O consumo do eletrodo além deste limite poderá danificar a

castanha e o porta eletrodo.

h)Vantagens do corte pelo processo oxi-arco

I)Aplicável a todos os metais, sendo, porém, mais eficiente

em metais ferrosos

II)Fácil de operar, exige pouca habilidade

i)Segurança do mergulho

Cuidados extremos devem ser tomados pelo mergulhador em observar

todas as precauções de segurança quando engajado em operação de

corte submarino.

Perigos inerentes às operações submarinas, tais como, correntes

adversas, plataformas instáveis, baixa visibilidade, espaços

42

confinados, combinados com o perigo dos gases explosivos e

circuitos elétricos, requerem que o mergulhador constantemente

reflita os resultados da combinação desses perigos.

Referências BibliográficaS:

MARINHA DO BRASIL (CIAMA)-Apostila de Corte e solda

Submarina.

APOSTILA DE CORTE E SOLDA SUBAQUÁTICA DA DIVERS UNIVERSITY –

SANTOS.

MODENESI, PJ introdução a física do arco elétrico e sua

aplica na soldagem dos materiais.Universidade de Minas

Gerais, p6 e 7, 2007.

AMRON INTERNATIONAL Product Catalog. 2007:314p

43

44